Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article traite essentiellement de la fabrication de produits plats par laminage : plaques, tôles et feuilles en aluminium. Ces « demi-produits » sont en général retransformés chez les clients. Les technologies de laminage et de finition, ainsi que les outils, sont similaires à ceux utilisés pour d'autres métaux. Le laminage de l'aluminium possède cependant des spécificités comme sa finition en feuilles très minces (quelques mm) ou en tôles de très forte épaisseur (200 mm). Sans reprendre les fondamentaux du laminage, sont décrites ici les principales étapes de fabrication d'une tôle, depuis l'élaboration de l'alliage en four et la coulée des plaques, jusqu'aux opérations de finition comme le planage ou le recuit final, en passant par les deux stades importants que sont le laminage à chaud et le laminage à froid.
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This article focuses on flat product rolling: plates, sheets and aluminum sheets. These "half-products" are generally reprocessed by customers. The technologies of rolling and finishing, as well as the tools are similar to those used for other metals. However, the rolling of aluminum has its own specificities, such as its finishing in extremely thin sheets (a few mm) or in very thick sheets (200 mm). This article does not recall the fundamentals of rolling; it describes the main manufacturing stages of a sheet, from the preparation of the alloy in the furnace and the casting of plates up to finishing operations such as leveling and final annealing, and including the two essential stages of hot and cold rolling.
Auteur(s)
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Patrick DENEUVILLE : Expert de Recherche chez Alcan CRV - Ingénieur École Nationale Supérieure des Techniques Avancées - Docteur habilité à diriger des recherches
INTRODUCTION
L’aluminium et ses alliages sont utilisés principalement dans des applications qui requièrent allégement, esthétique, et/ou durabilité. Ses principales qualités se résument à travers :
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la légèreté (densité ∼ 2,67) associée à une large gamme de propriétés mécaniques (du plus mou au très dur) ;
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la brillance et un aspect clair ;
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la bonne résistance à la corrosion.
L’étendue de la gamme des alliages et de leurs propriétés en fait un matériau de choix pour de nombreuses applications.
Cet article traite essentiellement de la fabrication de produits plats : plaques, tôles et feuilles en aluminium. Ce sont des « demi-produits » qui, en général, sont retransformés chez les clients.
Le laminage d’aluminium permet également d’obtenir, comme pour les autres métaux, des ronds ou des profilés. Le principe de fabrication est le même, mais avec des cylindres de géométrie adaptée au profil visé.
En Europe, par exemple, la demande de produits plats en aluminium représente, en 2008, 4,8 millions de tonnes contre 0,5 million pour les profils obtenus par laminage (essentiellement du fil qui sera ensuite tréfilé).
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Laminage à chaud
En anglais
3. Fabrication et préparation des plaques
3.1 Qualité du métal liquide
En laminage d’aluminium, on parle de « plaques » ou de « plateaux » et non pas de « brames ». Les plaques sont obtenues par coulée semi-continue, le plus souvent verticale (dite « CCV » en comparaison avec la coulée continue de l’acier). Le poids d’une plaque pouvant, suivant les capacités des usines, varier entre 2 et 22 tonnes.
Il est important de noter que l’élaboration de l’alliage, c’est-à-dire du mélange d’aluminium pur avec les éléments d’addition, s’opère à la fonderie dans le four de fusion. Le métal liquide présente un état définitif en ce qui concerne la composition moyenne, les inclusions, les teneurs en hydrogène, alcalins et alcalino-terreux.
Il est donc important de surveiller de prés la qualité de ce mélange avant solidification.
-
La présence indue d’hydrogène génère des porosités lors de la solidification qui se traduisent, selon la gamme de transformation et le produit, par des aspects différents.
-
Pour les plaques épaisses, des trous internes non rebouchés et qui représentent des amorces de fissures affaiblissant le produit en utilisation (aéronautiques, naval...).
-
Pour des produits plus minces, des soufflures qui génèrent des défauts de surface rédhibitoires, voire même des trous pour la feuille mince.
-
-
On doit donc éliminer l’hydrogène du métal liquide. C’est réalisé partiellement par des traitements de dégazage. Le procédé le plus courant consiste à injecter un gaz inerte pauvre en hydrogène (et en eau évidemment), l’argon par exemple, tout en brassant. Les bulles gazeuses emmènent l’hydrogène par diffusion et piégeage, et le métal est purifié.
-
Les inclusions sont des composés constitués d’éléments divers provenant de la métallurgie de l’alliage, des oxydes et des nitrures, ou des revêtements isolants des fours. Elles n’aboutissent pas systématiquement à des défauts, par contre, plus le produit final est mince, plus on risque de les retrouver.
Les défauts typiques que l’on peut rencontrer sont alors des :
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Fabrication et préparation des plaques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SCHEY (J.) - Tribology in Metalworking : friction, lubrication and wear - Editor American Society for Metals (1983).
-
(2) - ROBERTS (W.L.) - Cold rolling of steel - Editor M. Dekker (1978).
-
(3) - ROBERTS (W.L.) - Hot rolling of steel - Editor M. Dekker (1983).
-
(4) - ROBERTS (W.L.) - Flat processing of steel - Editor M. Dekker (1988).
-
(5) - Visual Quality attributes of aluminum sheet and plate - QCA-1 the Aluminum Association.
-
(6) - GINZBURG (V.B.) - High-Quality steel rolling - Theory and practice Editor M. Dekker (1993).
-
(7) - Tension leveller operations on...
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