Quel est le meilleur aluminium pour l'usinage ? Un guide détaillé

L'aluminium est l'un des métaux les plus couramment utilisés dans la fabrication en raison de sa polyvalence, de sa légèreté et de sa résistance à la corrosion. Cependant, en matière d'usinage, tous les alliages d'aluminium ne sont pas égaux. Le bon choix d'alliage d'aluminium peut avoir un impact significatif sur la précision, la finition et les performances globales des pièces usinées.

Dans cet article, nous explorerons les meilleurs alliages d'aluminium pour l'usinage, leurs caractéristiques et les facteurs à prendre en compte lors de la sélection du matériau idéal pour votre application spécifique.

Alliages d'aluminium : aperçu

L'aluminium a pour numéro atomique 13 et est un métal mou, qui constitue environ 8 % de la croûte terrestre. Son usinabilité, sa résistance et sa dureté varient en fonction de l'alliage choisi, c'est pourquoi l'aluminium est classé en séries en fonction des éléments d'alliage comme le cuivre, le magnésium, le silicium et le zinc.

Pour améliorer ses propriétés, l'aluminium est allié à d'autres métaux, ce qui lui confère des caractéristiques spécifiques adaptées à différentes applications. L'industrie de l'aluminium classe ces alliages en sept séries, de 1XXX à 7XXX, chacune ayant des propriétés uniques pour diverses utilisations.

• Série 1000 (Aluminium pur) : contient 99 % ou plus d'aluminium. Connu pour son excellente résistance à la corrosion et sa grande formabilité, mais sa faible résistance.
• Série 2000 (Alliages Al-Cu) : connus pour leur résistance élevée mais leur résistance à la corrosion relativement faible. Couramment utilisés dans les applications aérospatiales.
• Série 3000 (Alliages Al-Mn) : connus pour leur bonne résistance à la corrosion et leur résistance modérée, souvent utilisés dans les toitures et les revêtements.
• Série 4000 (Alliages Al-Si) : connus pour leur bonne résistance à l'usure et leurs performances à haute température, généralement utilisés dans les fils de soudage et le brasage.
• Série 5000 (Alliages Al-Mg) : Remarquables pour leur bonne résistance à la corrosion, notamment dans les environnements marins, et leur résistance supérieure.
• Série 6000 (Alliages Al-Si-Mg) : l'une des séries les plus polyvalentes et les plus utilisées, offrant une bonne résistance mécanique, une bonne résistance à la corrosion et une bonne usinabilité. Il est couramment utilisé dans les composants structurels, l'aérospatiale et les pièces automobiles.
• Série 7000 (Alliages Al-Zn) : Alliages d'aluminium à haute résistance utilisés dans les applications aérospatiales et militaires, offrant un rapport résistance/poids supérieur mais une usinabilité inférieure.

Le choix de l'alliage dépend de facteurs tels que la résistance, la résistance à la corrosion et l'usinabilité, faisant de l'aluminium un matériau essentiel dans diverses industries.

Les meilleurs alliages d'aluminium pour l'usinage

Voici quelques-uns des meilleurs alliages d'aluminium pour l'usinage, en fonction de leur usinabilité, de leur résistance et d'autres caractéristiques :

Groupe Alliage	Alliages courants	Éléments primaires	Applications
Série 2XXX	Aluminium 2024	Copper	Largement utilisé dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et des transports. Connu pour son rapport résistance/poids élevé, il est toutefois sensible à la corrosion en raison de la présence de cuivre.
Série 3003	Aluminium 3003	Manganèse	Idéal pour les articles ménagers, les équipements de cuisine, les équipements chimiques, les toitures et les bardages. Alliage non traitable thermiquement, il est également bien adapté à l'usinage et aux traitements de surface.
Série 5052	Aluminium 5052	Magnésium, Chrome	Très résistant à la corrosion, notamment dans l'eau salée, il est donc parfait pour le transport maritime, les échangeurs de chaleur et les conduites de carburant. L'alliage d'aluminium non traitable thermiquement le plus résistant, également utilisé dans les pièces d'avion et les équipements de cuisson robustes.
Série 6XXX	Aluminium 6061	Magnésium, Silicium	Alliage polyvalent et usinable, souvent utilisé pour les pièces architecturales, les composants aérospatiaux et les applications informatiques. L'aluminium 6061 est excellent pour l'emboutissage et la fabrication de métaux.
Série 7XXX	Aluminium 7075	Zinc, Cuivre, Chrome, Magnésium	Couramment utilisé dans les applications à forte contrainte telles que les vélos, les clubs de golf, les armes, l'aérospatiale, la défense et les transports. Connu pour sa grande résistance, il peut toutefois devenir cassant avec le temps.

Le choix du bon alliage d'aluminium pour l'usinage dépend des exigences spécifiques de l'application :

• Solidité:Si une résistance élevée est nécessaire, les séries 2XXX, 7XXX et 5XXX offrent une résistance supérieure mais peuvent sacrifier une certaine usinabilité.
• Résistance à la corrosion:Pour les applications exposées à des environnements difficiles ou à des conditions marines, les séries 1XXX, 3XXX et 5XXX offrent une excellente résistance à la corrosion.
• Usinabilité:Les alliages de la série 6XXX, en particulier le 6061, sont souvent privilégiés dans l'usinage en raison de leur équilibre entre résistance et facilité d'usinage.
• Formabilité:Les alliages tels que 1XXX et 3XXX sont idéaux lorsqu'un formage ou un emboutissage profond est requis en raison de leur grande formabilité.

Facteurs clés à prendre en compte pour l'usinage de l'aluminium

Lors du choix du meilleur aluminium pour l'usinage, plusieurs facteurs doivent être pris en compte :

Outils de coupe

Les outils en acier rapide (HSS) et en carbure sont couramment utilisés. Les outils en carbure offrent une résistance à l'usure supérieure et une durée de vie plus longue, en particulier lors de l'usinage d'alliages plus durs ou de séries de production élevées. La géométrie de l'outil, y compris l'angle de coupe et le tranchant, doit être optimisée pour l'aluminium afin de réduire l'usure de l'outil et d'améliorer la finition de surface.

Vitesse de coupe et vitesse d'avance

L'aluminium est un matériau tendre, il peut donc être usiné à des vitesses de coupe plus élevées que les métaux plus durs. Cependant, la vitesse de coupe et l'avance optimales dépendent de l'alliage et de l'opération d'usinage (par exemple, tournage, fraisage, perçage). L'augmentation de la vitesse de coupe peut améliorer la productivité, mais elle peut générer de la chaleur et réduire la durée de vie de l'outil si elle n'est pas correctement gérée. Le réglage précis de l'avance permet de garantir une action de coupe fluide et de minimiser les vibrations.

Liquide de refroidissement et lubrification

L'aluminium a tendance à coller aux outils et à provoquer des bords rapportés (BUE), ce qui peut être atténué par l'utilisation de liquides de coupe ou de liquides de refroidissement. Des liquides de refroidissement hydrosolubles et des systèmes de refroidissement à haute pression sont souvent utilisés pour améliorer le processus.

Finition de surface

L'aluminium est apprécié pour son excellente finition de surface, mais pour y parvenir, il faut contrôler soigneusement les paramètres d'usinage. La vitesse d'avance correcte, le tranchant de l'outil et l'utilisation de fluides de coupe peuvent tous contribuer à des surfaces plus lisses et plus précises. Pour des finitions soignées, l'utilisation de polissage et anodisation un post-usinage peut également être nécessaire, en fonction de l'alliage et de l'application.

Serrage et serrage

Un serrage sûr et un serrage approprié sont essentiels pour empêcher le mouvement des pièces pendant l'usinage. Les pièces en aluminium, en particulier les composants à parois minces, peuvent être sujettes à la déformation sous la pression de serrage. L'utilisation de mâchoires souples, de dispositifs de serrage à vide ou de pinces personnalisées peut aider à maintenir la pièce en toute sécurité sans l'endommager.

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Conclusion

Le choix de l'aluminium pour l'usinage dépend en fin de compte des exigences spécifiques de l'application. Pour la plupart des applications d'usinage générales, l'aluminium 6061 est considéré comme la meilleure option en raison de son excellent équilibre entre usinabilité, solidité et résistance à la corrosion. Cependant, pour les applications spécialisées où une résistance élevée ou une résistance exceptionnelle à la corrosion est requise, des alliages comme le 7075 ou le 5052 peuvent être plus adaptés.