Dans de nombreux dessins techniques, la section relative aux matériaux mentionne simplement "Aluminium" ou spécifie même des qualités corroyées telles que 6061. Toutefois, lorsque l'on passe à l'étape du moulage, il devient évident que tous les aluminiums ne peuvent pas être utilisés pour les moulages. La réussite du moulage d'un alliage dépend de certains facteurs spécifiques. grades de moulage de l'aluminium conçus pour le remplissage des moules, le contrôle du retrait et le comportement à la solidification. La compréhension de ces qualités est fondamentale pour évaluer les risques de défauts, la productibilité et les options possibles de traitement thermique.
Cet article présente une vue d'ensemble des qualités de moulage de l'aluminium : en quoi elles diffèrent des alliages corroyés courants tels que 6061/7075, comment les qualités de moulage sont classées dans les systèmes d'alliage, quelles sont les qualités largement utilisées dans l'industrie et comment les systèmes de dénomination varient selon les normes en vigueur dans le monde entier.
Quels sont les grades de fonderie d'aluminium ?
Les qualités d'aluminium de fonderie sont des alliages formulés spécifiquement pour les processus de fonderie plutôt que pour l'usinage ou l'extrusion. Leurs compositions sont conçues non pas principalement pour la résistance ultime, mais pour la fluidité, les caractéristiques de retrait, la résistance à la fissuration à chaud et la stabilité de la structure solidifiée. Ces alliages contiennent généralement du silicium, du cuivre, du magnésium ou d'autres éléments qui améliorent la coulabilité et permettent un traitement thermique si nécessaire.
Contrairement à l'aluminium corroyé, qui utilise la nomenclature familière des séries 5xxx/6xxx, les alliages de fonderie sont classés selon un système 1xx-9xx. Chaque catégorie désigne une famille d'alliage distincte, comme l'aluminium-silicium, l'aluminium-cuivre ou l'aluminium-magnésium. Il est plus important de comprendre les systèmes d'alliage que de mémoriser les numéros des catégories individuelles.
Différence entre les alliages de fonderie et les qualités d'aluminium corroyé
Les qualités d'aluminium que la plupart des ingénieurs rencontrent fréquemment - 6061, 5052, 7075 - appartiennent aux catégories suivantes alliages d'aluminium corroyéIls sont donc optimisés pour l'extrusion, le laminage ou le forgeage. La conception de l'alliage est axée sur la déformation plastique, la soudabilité, la formabilité et la vitesse d'extrusion.
Les alliages de fonderie suivent une logique différente. Leurs formulations donnent la priorité au remplissage de moules complexes, au contrôle du retrait de solidification, à la gestion de la porosité, à la limitation de la fissuration à chaud et à l'interaction avec les matériaux du moule. Un alliage corroyé qui semble solide sur le papier peut se fissurer, se contracter excessivement ou piéger des gaz lorsqu'il est coulé. De même, de nombreux alliages coulés ne peuvent être transformés en produits corroyés parce que leur composition ne convient pas au traitement de la déformation.
En bref :
- Alliages corroyés sont conçus pour "être formés".
- Alliages de fonderie sont conçus pour "être coulés et se solidifier efficacement".
Comprendre cette distinction permet d'éviter des erreurs courantes telles que la tentative de couler du 6061 uniquement en raison de ses propriétés mécaniques.
Avantages des composants en aluminium moulé
L'utilisation de l'aluminium en fonderie offre des avantages distincts qui proviennent à la fois des systèmes d'alliage et du processus de fonderie lui-même. L'aluminium moulé peut former des géométries complexes et légères directement à partir du moule, ce qui élimine de nombreuses opérations d'usinage nécessaires pour l'acier ou l'aluminium forgé. Les caractéristiques telles que les canaux internes, les parois minces, les nervures et les points de montage intégrés peuvent être solidifiées en tant que partie de la forme quasi-nette plutôt que d'être ajoutées en tant que pièces séparées.
Texture de la surface de l'aluminium moulé, gros plan
Les alliages de fonderie d'aluminium présentent également un faible retrait de solidification, en particulier les nuances riches en silicium, ce qui réduit la déchirure à chaud et permet un contrôle dimensionnel plus serré dans les sections minces. Leur résistance naturelle à la corrosion et leur capacité à subir un traitement thermique élargissent encore leur utilisation dans les pièces industrielles telles que les boîtiers, les supports et les composants structurels.
En bref, le moulage de l'aluminium offre une combinaison de légèreté, de formation de formes presque nettes, de stabilité dimensionnelle et de résistance à la corrosion - des attributs qu'il est difficile d'obtenir dans un seul processus utilisant d'autres systèmes métalliques.
Classification des alliages de fonderie d'aluminium (série 100-900)
Les alliages d'aluminium de fonderie utilisent 100 à 900 catégories numériques, chacune représentant un système d'alliage différent. Parmi eux, les alliages aluminium-silicium 300/400 dominent la fonderie industrielle. Les séries 200 aluminium-cuivre et 500 aluminium-magnésium répondent à des besoins de performance spécifiques.
Série 100 : Un aluminium presque pur
Ces alliages ont une teneur en aluminium très élevée et ne comportent que des ajouts mineurs. Bien qu'ils soient résistants à la corrosion et conducteurs d'électricité, leur résistance est faible et leur coulabilité est limitée. Ils sont utilisés pour des applications spécialisées plutôt que pour des composants structurels.
Série 200 : Alliages aluminium-cuivre
Ces alliages peuvent être considérablement renforcés par traitement thermique et sont utilisés dans les composants structurels ou porteurs. Cependant, la teneur en cuivre réduit la résistance à la corrosion, ce qui nécessite souvent des revêtements protecteurs pour les environnements humides ou riches en chlorures. Leur utilisation nécessite généralement un contrôle expérimenté des processus en raison d'une plus grande sensibilité à la fissuration thermique et au traitement thermique.
Série 300 / 400 : Alliages aluminium-silicium
Il s'agit de la catégorie la plus importante pour le moulage de l'aluminium. Le silicium améliore considérablement la fluidité et réduit le retrait, ce qui permet de réaliser des géométries complexes à parois minces. Les qualités largement utilisées telles que A356, A413, A380 et ADC12 appartiennent à cette famille. Elles équilibrent la coulabilité, le coût et les propriétés mécaniques pour le moulage par gravité, le moulage à basse pression, le moulage au sable et le moulage sous pression.
Série 500 : Alliages d'aluminium et de magnésium
Ces alliages offrent une excellente résistance à la corrosion, en particulier dans les environnements marins ou extérieurs. Le magnésium peut contribuer à un renforcement modéré, mais ces alliages présentent une plus forte tendance à la fissuration à chaud, ce qui rend le contrôle du processus critique. Leur fenêtre de coulée est plus étroite que celle des systèmes aluminium-silicium.
Série 700 / 800 : Alliages à usage spécialisé
Contrairement aux alliages corroyés 7xxx, largement reconnus, les alliages de fonderie 700/800 sont peu utilisés dans l'industrie. Ils sont réservés à des applications spéciales et la plupart des produits moulés conventionnels continuent de reposer sur des systèmes aluminium-silicium, aluminium-cuivre et aluminium-magnésium.
Grades de fonderie d'aluminium les plus courants dans l'industrie
Dans la pratique, seules quelques nuances de fonte sont utilisées pour la plupart des pièces commerciales et industrielles. Vous trouverez ci-dessous de brefs exemples d'alliages largement utilisés, sans comparaison de performances.
A356 (AlSi7Mg)
L'acier A356 est largement utilisé pour le moulage par gravité, le moulage à basse pression et le moulage au sable. Le silicium améliore la coulabilité, tandis que le magnésium permet un traitement thermique T6. Après le traitement T6, l'A356 présente une forte résistance à la fatigue et une résistance équilibrée, ce qui le rend approprié pour les composants de suspension automobile, les boîtiers de pompes et de vannes et les pièces de machines structurelles.
ADC12 (Famille A383)
L'ADC12 est l'alliage de coulée sous pression le plus courant. Connu pour son excellente fluidité, il remplit des cavités minces et complexes à grande vitesse et convient bien à la production de grands volumes. Il est largement utilisé pour les boîtiers de moteurs, les couvercles de boîtes de vitesses, les boîtiers de produits de consommation et les structures électroniques. L'ADC12 n'est généralement pas utilisé avec un traitement thermique à haute résistance en raison des caractéristiques de porosité du moulage sous pression.
AlSi10Mg
Réputé pour sa stabilité dimensionnelle et la qualité de sa surface, l'AlSi10Mg est couramment utilisé dans les moulages de précision et la fabrication additive métallique (impression 3D). Avec un traitement thermique approprié, il offre une résistance et une ductilité équilibrées pour les supports aérospatiaux, les boîtiers fonctionnels et les structures légères nécessitant une précision géométrique.
Relation entre les grades de coulée et les procédés de coulée
Le même alliage peut se comporter différemment selon le procédé de coulée. La vitesse de remplissage, la vitesse de refroidissement, la pression appliquée et les caractéristiques du moule influencent les défauts de retrait, la porosité et la fissuration à chaud.
Le moulage sous pression favorise les alliages aluminium-silicium très fluides tels que l'ADC12 ou l'A380. Le moulage à basse pression et le moulage par gravité utilisent souvent l'A356 en raison de sa capacité T6 et de sa microstructure plus uniforme. Le moulage au sable nécessite des alliages moins sensibles aux gaz et à la contraction contrôlée, tels que l'A356 et l'AlSi10Mg.
Il n'existe pas de "meilleur alliage" pour un processus donné ; au contraire, la réussite d'une coulée dépend de l'adéquation entre le comportement de solidification d'un matériau et une fenêtre de processus appropriée.
Différences de dénomination et de désignation au niveau international
Les systèmes de dénomination des alliages de fonderie varient d'un pays à l'autre. Pour une même famille d'alliages, les États-Unis peuvent utiliser A356, l'Europe peut utiliser EN AC-42100, tandis que le Japon peut utiliser ADC12. Bien que les noms diffèrent, la chimie sous-jacente et les gammes de performances sont généralement comparables. La référence croisée des normes par chimie, plutôt que par le nom seul, est la pratique standard de l'ingénierie lors de l'approvisionnement international.
Lorsqu'ils rencontrent des désignations peu familières, les ingénieurs doivent vérifier les systèmes d'alliage, les éléments dominants et les normes applicables plutôt que de supposer une équivalence basée uniquement sur la nomenclature.
Résumé : La compréhension des systèmes est primordiale
Les grades de fonderie d'aluminium ne sont pas simplement des nombres, mais un système de matériaux construit autour de la coulabilité, du comportement de solidification et de la compatibilité des processus. Dans la pratique, les alliages aluminium-silicium dominent la plupart des applications, tandis que les alliages aluminium-cuivre et aluminium-magnésium répondent à des besoins structurels spécifiques ou à des besoins liés à la corrosion. La compréhension des systèmes d'alliage et de l'interaction des processus est plus précieuse que la mémorisation des codes de qualité.
Si vous évaluez une conception de moulage ou une option d'alliage, n'hésitez pas à nous contacter. partagez vos dessins et laissez notre équipe d'ingénieurs vous aider en vous recommandant des matériaux et des procédés.
