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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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Fabrication et préparation des plaques
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2. Spécificités des alliages d’aluminium
Avant de pénétrer dans l’univers du laminage, précisons quelques spécificités des alliages d’aluminium.
2.1 Aspects métallurgiques
Tout d’abord, rappelons que la température de fusion des alliages se situe entre 900 et 950 °K. Ce qui fait qu’à 100 °C (373 °K), on est au-dessus de la demi-température considérée comme l’état à chaud pour un métal. Dans les procédés de laminage, le métal est très souvent au-dessus de cette température. L’aluminium et ses alliages ne connaissent pas de transformation allotropique. Les problèmes géométriques, liés aux changements de phases, sont donc limités.
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L'effet des déformations en laminage est cumulatif. Au fur et à mesure de la réduction d’épaisseur, l’écrouissage ou
augmente jusqu’à atteindre des valeurs très élevées.
La limite de ce processus est l’apparition de criques et de ruptures de bandes dans les laminoirs. Il est alors nécessaire d’interrompre la gamme, et de procéder à un recuit pour permettre une recristallisation partielle, ou totale, et rendre au métal sa capacité à la déformation. Cette opération diminue la contrainte d’écoulement et a pour conséquence une réduction substantielle des efforts de laminage.
Le choix d’opérer, ou non, un recuit dans la gamme dépend de l’alliage et de la destination finale du produit et, donc, des caractéristiques mécaniques souhaitées (résistance à la rupture, formabilité, dureté,…).
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Les alliages d’aluminium laminés appartiennent principalement à huit grandes familles (tableau 1). La plupart des alliages sont identifiés par un nombre à 4 chiffres. Le premier chiffre indique la famille et donne une indication sur le (ou les) élément(s) essentiel(s) d’alliage de la famille. Il y a, bien sûr, d’autres éléments, parfois en quantités non négligeables par rapport à l’élément principal.
L’identification (la numérotation)...
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Spécificités des alliages d’aluminium
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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