Présentation
EnglishNOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 1706 (A57-220) du 22/04/2020 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1706+A1 d'août 2021 : Aluminium et alliages d'aluminium - Pièces moulées - Composition chimique et propriétés mécaniques
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2109 (Septembre 2021).
La norme NF EN 1676 de mai 2010 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1676 (A57-130) : Aluminium et alliages d'aluminium - Lingots pour refusion en alliages
d'aluminium - Spécifications (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2005 (Juin 2020).
La norme NF EN 1706 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1706 (A57-220) : Aluminium et alliages d'aluminium - Pièces moulées - Composition
chimique et propriétés mécaniques (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2004 (Mai 2020).
Ceci est un Test de note de l'éditeur. Test de note de l'éditeur
RÉSUMÉ
La fonderie d’aluminium a connu un développement remarquable dans l’industrie automobile, en raison des tentatives d’économie de carburant, sans pour autant cesser de fournir nombre de secteurs, dont les industries mécanique, ferroviaire, électrique et aéronautique. Le présent article renseigne essentiellement le volet technique relatif à la fonderie d’aluminium. Pour aborder les propriétés mécaniques des alliages de fonderie, il est nécessaire de considérer l’ensemble des facteurs définissant la composition, le traitement, la géométrie de la pièce et le procédé de moulage retenu. Ces derniers existent en très grand nombre, sable, coquille, coulée sous basse pression, cire perdue… mais leur choix reste toujours fortement impacté par des impératifs économiques et techniques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Michel Garat : Ancien Directeur de la recherche et du développement de l’activité Alliages de moulage de la société Aluminium Pechiney
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Information de Publication : Cet article est la réédition actualisée de l’article m4675 de Sylvain JACOB, ancien directeur de la recherche et du développement de l’activité Alliages de moulage de la société Aluminium Pechiney
INTRODUCTION
La fonderie d’aluminium a connu un développement remarquable dans l’industrie automobile, où son emploi a plus que doublé dans les trente dernières années en raison de la recherche d’allègement et d’économie de carburant. Bien que l’automobile soit l’application prédominante, la fonderie fournit aussi nombre de secteurs, dont les industries mécanique, ferroviaire, électrique et aéronautique.
Pour un grand nombre de réalisations, le choix de la technique de production (fonderie, assemblage mécano-soudé, forge, emboutissage, extrusion…) et du matériau (aluminium, fonte, acier, magnésium, cuivreux, polymère…) se pose à la fois en termes techniques et économiques. Le présent document vise à renseigner essentiellement le volet technique relatif à la fonderie d’aluminium.
Les alliages d’aluminium destinés à la fonderie (ou moulage) sont assez différents de ceux destinés au corroyage. La famille absolument prédominante est celle des Al-Si, ceci en raison des excellentes propriétés de fonderie que confère le silicium aux alliages d’aluminium.
La notion même de propriétés mécaniques (que ce soit en statique, fatigue, résilience) des alliages de fonderie est complexe : elle n’a de sens que si l’on considère la combinaison composition + traitement thermique + géométrie de la pièce + procédé de moulage. En effet, les caractéristiques mécaniques sont très fortement influencées par la vitesse de solidification, qui dépend fortement des deux derniers facteurs. Il existe tout une gamme de procédés de fonderie (sable, coquille, coulée sous basse pression, coulée sous pression, cire perdue, lost foam, rhéomoulage…) et pour chaque pièce le choix doit être fait en fonction d’impératifs économiques et techniques. La résistance à la corrosion peut être un facteur critique pour nombre d’applications : elle dépend essentiellement de la composition et du traitement thermique de l’alliage.
La qualité métallurgique des pièces (absence de porosité et d’inclusions, en particulier d’oxydes) et leurs traitements de modification ou d’affinage sont également déterminants pour l’obtention de bonnes caractéristiques, surtout en ce qui concerne ductilité et fatigue, deux points essentiels pour les pièces de sécurité.
Les alliages d’aluminium de fonderie peuvent être élaborés à partir de deux principaux types de matières premières :
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aluminium pur provenant directement des cuves d’une usine d’électrolyse, auquel sont ajoutés les éléments constitutifs de l’alliage, ce sont les alliages de première fusion ; un mode d’élaboration assimilé à la première fusion consiste à refondre des lingots d’aluminium pur provenant d’une usine d’électrolyse et à les allier avec les métaux d’addition voulus pour produire des lingots d’alliage de moulage ;
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déchets récupérés, assortis et purifiés, avec les compléments voulus en métaux d’addition, ce sont les alliages d’affinage ou de seconde fusion, qui assurent actuellement environ les deux tiers de la production totale des pièces de fonderie.
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2001 par Sylvain JACOB
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
4. Propriétés de mise en œuvre des alliages d’aluminium de fonderie
4.1 Propriétés de fonderie
Ce domaine est presque aussi vaste et complexe que celui des structures et des caractéristiques mécaniques. Le tableau 7 donne une classification de l’aptitude au moulage des alliages, qui repose essentiellement sur la fluidité (ou coulabilité), la non criquabilité et l’étanchéité (un aspect du comportement à la retassure). Les alliages contenant de 7 à 13 % de silicium son globalement ceux qui présentent les meilleures propriétés de fonderie. Les propriétés de fonderie des principales familles d’alliages sont décrites de façon plus détaillée dans l’article [M 810 A].
HAUT DE PAGE4.2 Usinage des alliages moulés
La plupart des alliages d’aluminium s’usinent facilement et à grande vitesse. Ils peuvent être classés en trois groupes :
a) alliages de faible dureté ou peu abrasifs :
Al 99,5, Al Mg3Ti, Al Mg5, Al Mg9, Al Mn4
b) alliages durs sans silicium et alliages au silicium d’abrasivité moyenne :
Al Si2MgTi, Al Si5Cu3, Al Si7Cu3Mg, Al Si7Mg, Al Si10Mg, Al Si7Mg0,3, Al Si7Mg0,6, Al Si12CuNiMg, Al Si13, Al Cu4MnMg, Al Cu5MgTi, Al Zn10Si8Mg
c) alliages à haute teneur en silicium :
Al Si18CuNiMg, Al Si22CuNiCo, Al Si25CuNiMg
Pour plus de détails, le lecteur est invité à se reporter à l’article [M 449] et au tableau 7.
Ce tableau, repris dans la norme EN 1706, donne pour la plupart des propriétés une hiérarchie semi qualitative de A – excellent – à F – inapproprié. On trouve dans la norme EN 1706 des tableaux détaillés contenant les caractéristiques mécaniques minimales sur éprouvettes de tous les alliages normalisés.
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Propriétés de mise en œuvre des alliages d’aluminium de fonderie
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LESOULT (G.) - Solidification : cristallisation et microstructures - [M 58] (1986).
-
(2) - LESOULT (G.) - Solidification ; macrostructures et qualité des produits - [M 59] (1989).
-
(3) - HERTZ (J.) - Diagrammes d’équilibre, alliages binaires - [M 70] (1999).
-
(4) - JACOB (S.) - Données numériques sur les alliages d’aluminium de moulage - [M 449] (1993).
-
(5) - PORTALIER (R.) - Fonderie et moulage des alliages d’aluminium - [M 810A] (1990).
-
(6) - STUCKY (M.) - Traitements thermiques des alliages d’aluminium – Matériels et recommandations - [M 1 290] (2011).
-
...
NORMES
-
Désignation conventionnelle de modes d’obtention et d’états de livraison de métaux et alliages non ferreux moulés. - NF A 02-002 - 12.1976
-
Aluminium et alliages d’aluminium. Alliages mères obtenus par fusion. Spécifications. - NF EN 575 - 07.1995
-
Aluminium et alliages d’aluminium. Lingots pour refusion en aluminium non allié. Spécifications. - NF EN 576 - 09.1995
-
Aluminium et alliages d’aluminium. Pièces moulées. Composition chimique des pièces moulées destinées à entrer en contact avec les aliments. - NF EN 601 - 12.1994
-
Aluminium et alliages d’aluminium. Lingots pour refusion en aluminium allié. Spécifications. - NF EN 1676 - 12.1996
-
Aluminium et alliages d’aluminium. Pièces moulées. Composition chimique et caractéristiques mécaniques. - NF EN 1706 - 05.1998
-
Aluminium et alliages d’aluminium. Système...
ANNEXES
Rio Tinto Alcan
Centre technique des industries de la fonderie CTIF
Syndicat général des fondeurs de France et industries connexes
Association technique de fonderie
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