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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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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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Spécificités des alliages d’aluminium
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1. Process de fabrication
L’élaboration d’une tôle d’aluminium dans une usine de laminage mobilise différents procédés de déformation et de réchauffage tout au long du processus de fabrication. Les caractéristiques physiques que les clients achètent avec une tôle, ou une feuille d’aluminium, sont, suivant les cas, un alliage, ou les propriétés suivantes :
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mécaniques : résistance, élongation, formabilité, ténacité, usure… ;
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géométriques : épaisseur, largeur, longueur avec les tolérances, planéité ;
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topographiques de surface et/ou un aspect : rugosité, texture, brillance ;
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chimiques de surface : propreté, nature et épaisseur de la couche d’oxyde, résistance à la corrosion.
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Le point de départ de la fabrication de ces tôles et de l’élaboration de l’alliage est, le plus souvent, des plaques obtenues par coulée semi-continue verticale, sur des formes prédéfinies.
Il est à noter que « plaque » et non pas « brame » est le terme consacré du métier de l’aluminium.
L’alliage est élaboré par mélange à partir d’aluminium primaire (ou d’aluminium recyclé) et d’éléments d’addition (Fe, Mg, Si, Mn, Cu…), directement dans le four de fusion. Les plaques sont ensuite coulées sur le métier de coulée, qui peut comporter plusieurs moules. Les poids typiques des plaques d’aluminium varient selon les usines et les fonderies de quelques tonnes à une vingtaine de tonnes. Cela correspond à des épaisseurs entre 250 et 600 mm. La longueur de la plaque dépend de la largeur qui est elle-même limitée par la capacité des laminoirs.
Dans quelques cas, et pour certains alliages, on peut couler de manière continue et obtenir directement des bobines à des épaisseurs variant, en moyenne, entre 3 et 6 mm, dépendant de la technologie de coulée continue utilisée. Une fois les bobines obtenues, elles suivent en général le processus de laminage à froid jusqu’à l'épaisseur finale.
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Les principales étapes de fabrication des tôles à partir d’une plaque sont schématisées par la figure 1. Ce sont, par ordre d’opération :
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BIBLIOGRAPHIE
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(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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