Introduction à la plaque d'aluminium de 20 à 200 mm
Les plaques d'aluminium d'une épaisseur comprise entre 20 mm et 200 mm sont utilisées pour les équipements industriels-à usage intensif, les composants structurels, la fabrication maritime, l'outillage, les moules et les équipements de transport où une résistance élevée et un faible poids doivent être combinés. Contrairement aux tôles fines, les tôles épaisses sont généralement fournies sous forme de produit plat-laminé ou scié avec des exigences de planéité, d'état des bords et de qualité interne définies. Le choix de l'alliage dépend de l'environnement d'utilisation, du chargement et des méthodes d'assemblage prévues. Les qualités courantes sont 6061, 5052, 5083, 5754, 7075 et 2024, et les normes applicables incluent ASTM B209, EN 485-2 et GB/T 3880.
Aperçu des alliages et des états
Le 6061-T651 offre une combinaison équilibrée de résistance, d'usinabilité et de résistance à la corrosion, et est largement utilisé pour les pièces structurelles et usinées ; les valeurs de référence typiques sont une résistance à la traction d'environ 290 à 340 MPa, une limite d'élasticité d'environ 240 à 310 MPa et un allongement de 8 à 12 %. 5052-Le H32/H34 offre une bonne résistance à la corrosion et une bonne formabilité avec des valeurs de traction d'environ 210 à 280 MPa, adapté aux composants marins et fabriqués.. 5083-Le H116/H321 est un alliage marin établi avec une résistance élevée à la corrosion et une bonne soudabilité, généralement 275-350 MPa en traction. 5754-H22/H32 offre une bonne formabilité pour le transport et la fabrication architecturale, environ 190-260 MPa. 7075-Le T651 atteint une résistance très élevée, environ 500-570 MPa en traction, pour l'aérospatiale, l'outillage et les composants à forte charge, et 2024-T351/T851 offre une résistance élevée avec de bonnes performances en fatigue. mais nécessite une protection contre la corrosion en extérieur. Ces chiffres sont des plages de référence représentatives et non des valeurs garanties ; les minimums exacts doivent être tirés de la norme de matériau et du certificat de l'usine.
Considérations sur la corrosion et l’environnement
Pour les environnements côtiers et humides, les alliages de la série 5xxx- tels que 5052, 5083 et 5754 sont attrayants en raison de leur résistance à la corrosion éprouvée, le 5083 étant particulièrement adapté aux structures marines. Les alliages traitables thermiquement-tels que 6061, 7075 et 2024 ont de bonnes performances atmosphériques mais peuvent nécessiter un revêtement protecteur dans des conditions agressives ou extérieures, et 7075 et 2024 sont plus sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte-dans certains états et directions de grain. Lorsque des plaques épaisses sont utilisées dans l'eau de mer ou dans des atmosphères industrielles, spécifiez la trempe appropriée, envisagez un revêtement ou un revêtement et concevez les joints pour éviter les crevasses. La protection contre la corrosion, la conception contre la fatigue et les méthodes d'assemblage doivent être évaluées ensemble plutôt que de sélectionner un alliage uniquement en fonction de sa résistance.
Soudage et assemblage de tôles épaisses
Le soudage au laser peut produire une zone affectée thermiquement étroite-, une faible distorsion et des vitesses de soudage élevées avec de nombreux alliages d'aluminium, en particulier les matériaux de la série 5xxx- et certains matériaux de la série 6xxx-, à condition que l'équipement, la conception du joint, la stratégie de remplissage et les paramètres soient correctement contrôlés.. 5083, 5052 et 5754 sont généralement adaptés au soudage car ils ne sont pas-traitables thermiquement-avec une bonne soudabilité ; cependant, le soudage affecte toujours les propriétés mécaniques locales, les contraintes résiduelles et les performances en matière de corrosion. La préparation de la surface est essentielle car l'oxyde d'aluminium fond à une température beaucoup plus élevée que le métal de base, donc l'huile, l'humidité, la saleté et l'oxyde lourd doivent être éliminés avant le soudage.. 6061-Le T651 peut être soudé au laser, mais la zone affectée par la chaleur-perd une partie de la résistance du T651, les joints doivent donc être évalués pour la charge structurelle. 7075 et le 2024 est plus difficile à souder ; leur résistance élevée et leur teneur en alliage augmentent le risque de fissuration, et le soudage par fusion est généralement évité pour les applications critiques à moins qu'une procédure qualifiée ne soit développée. Pour les plaques de 100 à 200 mm, la préparation des joints, le préchauffage le cas échéant, le gaz de protection, la sélection des charges et le contrôle de la déformation nécessitent une validation technique.
Guide de sélection par candidature
Pour les composants structurels généraux, le 6061-T651 offre un équilibre utile entre résistance, résistance à la corrosion, usinabilité et coût. Pour les environnements côtiers et humides, les 5052, 5083 et 5754 sont préférés pour leur résistance à la corrosion, le 5083-H116 ou H321 étant le choix établi pour les structures marines soudées. Pour les composants formés complexes, les 5052 et 5754 offrent une meilleure formabilité que les alliages traitables thermiquement-à haute résistance-. Pour l'ingénierie aérospatiale et de précision à charges élevées, les 7075 et 2024 offrent une résistance nettement supérieure, mais la protection contre la corrosion, la conception en fatigue et les méthodes d'assemblage doivent être soigneusement prises en compte. Spécifiez la trempe correcte pour les alliages traitables thermiquement, tels que T6, T651, T351 ou T851, ainsi que la trempe H ou la condition O requise pour les alliages de la série 5xxx.
Liste de contrôle de commande et de qualité
Avant de commander une plaque de 20 -200 mm, confirmez l'alliage, l'état, l'épaisseur, la largeur, la longueur, la norme applicable, la planéité, les tolérances dimensionnelles, les exigences en matière de tests non destructifs telles que l'inspection par ultrasons et les exigences en matière de propriétés mécaniques. Pour les applications aérospatiales, marines ou structurelles, demandez un certificat d'essai en usine et tout document d'inspection tiers requis. Stockez les plaques épaisses à plat sur des supports appropriés dans un endroit propre, sec et couvert, et protégez les surfaces de l'humidité, de la contamination et des dommages mécaniques. Lorsqu'une résistance supérieure à 6061 est nécessaire, envisagez des nuances établies telles que 6082 selon les spécifications EN et vérifiez l'alliage choisi par rapport aux exigences de conception plutôt que de vous fier à des désignations commerciales non vérifiées.
FAQ
Quel alliage convient le mieux aux structures marines en tôles épaisses ?
Le 5083 dans l'état H116 ou H321 est le choix établi pour les structures marines soudées en raison de sa combinaison de résistance, de soudabilité et de résistance à la corrosion par l'eau de mer. 5052 et le 5754 est également utilisé dans des applications marines moins exigeantes.
La plaque épaisse 7075 peut-elle être soudée ?
Le 7075 est difficile à souder car sa résistance élevée et sa teneur en alliage augmentent le risque de fissuration et de perte de résistance locale. Le soudage par fusion est généralement évité pour les applications critiques à moins qu'une procédure de soudage qualifiée ne soit développée et testée.
Pourquoi la résistance des plaques épaisses varie-t-elle en fonction de l'épaisseur ?
Les propriétés mécaniques sont influencées par le degré d'usinage, la réponse au traitement thermique et les vitesses de refroidissement, qui changent avec l'épaisseur de la section. Les épaisseurs plus importantes ont souvent une résistance et une ductilité légèrement inférieures à celles des sections minces de même état, c'est pourquoi des valeurs minimales sont spécifiées par plage d'épaisseur.
Quelle est la différence entre les états T6 et T651 ?
Le T6 est traité thermiquement et vieilli artificiellement. Le T651 comprend un étirement supplémentaire-de soulagement des contraintes après le traitement de la solution, qui réduit les contraintes résiduelles et améliore la planéité et la stabilité de l'usinage, ce qui le rend préféré pour les tôles épaisses qui seront usinées.
Le soudage au laser est-il adapté aux plaques d'aluminium de 20 à 200 mm ?
Le soudage au laser peut être utilisé avec une conception de joint et un contrôle de processus appropriés, mais les sections épaisses nécessitent un équipement-haute puissance, un développement minutieux des paramètres et souvent plusieurs passes. Pour les plaques supérieures à 100 mm, une validation technique du préchauffage, du remplissage, du blindage et du contrôle de la distorsion est essentielle.
Dois-je demander un test par ultrasons pour les plaques épaisses ?
Pour les applications aérospatiales, marines et structurelles critiques, des tests par ultrasons ou autres tests non destructifs-sont généralement spécifiés pour vérifier la solidité interne. Confirmez les critères d'acceptation avec la norme applicable et indiquez l'exigence lors de la commande.