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Propriétés des alliages d’aluminium de fonderie

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 :

• 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 ;

• 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.