Lors de la sélection d’un alliage d’aluminium, la première distinction ne doit pas être entre « forgé » et « forgé ». Le forgeage n'est qu'un processus de fabrication au sein de la famille plus large des alliages corroyés. Le cadre correct consiste à faire la distinction entrealliages d'aluminium corroyésetmoulage d'alliages d'aluminium. Ces deux familles sont conçues pour différentes méthodes de traitement, formes de produits, exigences mécaniques et applications.
| Famille | Désignations typiques | Principales méthodes de traitement | Formes de produits courantes |
|---|---|---|---|
| Forgé | Séries 1xxx à 8xxx, telles que 1050, 3003, 5052, 6061, 7075 | Laminage, extrusion, étirage, forgeage | Feuille, bobine, plaque, tube, profilés, pièces forgées, fil |
| Casting | A356, A380, A206, anciens alliages moulés 2xx/3xx/4xx/5xx, série ZL chinoise | Moulage en sable, moulage sous pression, moulage de précision, moulage en moule permanent- | Moulages de formes-complexes |
Les alliages corroyés sont travaillés mécaniquement après solidification. Le laminage, l'extrusion, l'étirage et le forgeage sont tous des méthodes de traitement forgé. Leurs propriétés finales dépendent non seulement de la composition de l'alliage, mais également de la méthode de traitement et de l'état de trempe.
Les produits en aluminium forgé sont généralement fournis enTempéraments O, H et T. O indique un état recuit, H indique un matériau durci par déformation-et T indique un matériau traité thermiquement-. Par exemple, le 5052-H32 et le 6061-T6 ont des propriétés mécaniques différentes car leurs compositions d'alliage et leurs états sont différents.
Les alliages de fonderie, en revanche, sont spécialement formulés pour le traitement en fonderie. Les alliages d'aluminium-silicium tels que l'A356 et l'A380 offrent de bonnes caractéristiques de fluidité et de coulée. Les ajouts de cuivre et de magnésium peuvent fournir une résistance plus élevée et permettre un traitement thermique, tel que les conditions T5 ou T6.
2. Structure et propriétés mécaniques
Le processus de fabrication crée des différences importantes dans la structure des matériaux.
Les produits corroyés subissent une déformation mécanique importante, qui peut affiner et orienter la structure du grain et réduire ou éliminer la porosité interne normalement associée aux produits coulés conventionnels. En conséquence, l’aluminium forgé offre généralement des propriétés mécaniques plus constantes, une bonne ductilité, une résistance élevée à la fatigue et un contrôle dimensionnel plus strict.
L'aluminium moulé se solidifie directement à partir d'un état liquide. Selon l'alliage et la méthode de coulée, les pièces moulées peuvent contenir de la porosité aux gaz, des cavités de retrait, des inclusions et d'autres défauts liés à la coulée-. Leur microstructure est généralement plus hétérogène que celle des produits corroyés et leurs propriétés mécaniques peuvent être inférieures à celles des alliages corroyés présentant une chimie similaire.
Cependant, la technologie du moulage a considérablement progressé. Des processus tels quemoulage à basse-pression, moulage par compression et pressage isostatique à chaud (HIP)peut réduire considérablement la porosité et améliorer les performances mécaniques. Par conséquent, il est incorrect de supposer que chaque pièce moulée présente automatiquement une résistance ou une fiabilité médiocre.
3. Applications typiques
L'aluminium corroyé est largement utilisé lorsque les propriétés constantes, les sections minces, les produits longs, la soudabilité ou l'intégrité sous pression sont importants. Les feuilles et les bobines sont utilisées pour l'emballage, le revêtement de bâtiments, les panneaux automobiles et la fabrication générale. La plaque est couramment utilisée dans les applications marines, de transport et structurelles. Les tubes et profilés extrudés sont utilisés dans les échangeurs de chaleur, les cadres, les systèmes CVC et les équipements industriels. Les pièces forgées sont sélectionnées pour les composants structurels à haute-intégrité où la résistance et la fiabilité sont essentielles.
L'aluminium moulé est particulièrement précieux lorsqu'un composant présente une géométrie tridimensionnelle-complexe qui nécessiterait un usinage ou un assemblage approfondi s'il était fabriqué à partir d'un matériau corroyé. Les applications typiques incluent les blocs moteurs, les culasses, les corps de soupapes, les boîtiers de pompe, les carters de transmission, les roues et le matériel architectural.
4. Considérations relatives au coût et à la conception
Le plus grand avantage du casting est sa capacité à produireformes complexes économiquement, en particulier dans les-productions en grand volume. Bien que les coûts initiaux d’outillage et de moule puissent être importants, ces coûts sont répartis sur de nombreuses pièces. Le moulage de forme proche-nette-peut également réduire les exigences d'usinage, de gaspillage de matériaux et d'assemblage.
Les produits corroyés sont généralement préférés lorsque la conception nécessite des parois minces, des sections longues ou continues, des tolérances dimensionnelles serrées, des propriétés mécaniques constantes, une excellente soudabilité ou une résistance élevée à la pression et aux fuites.
Aucune des deux familles n’est universellement supérieure. Dans de nombreux produits techniques, ils sont complémentaires. Un assemblage fini peut utiliser un boîtier moulé avec des tubes, des plaques, des fixations, des revêtements ou des raccords en aluminium forgé.
5. Conseils de sélection
Choisiren aluminium forgélorsque l'application nécessite une résistance constante, des géométries fines ou longues, des tolérances serrées, du soudage, une résistance à la fatigue ou une intégrité sous pression/fuite.
Choisirfonte d'aluminiumlorsque le composant a une géométrie complexe, le volume de production est élevé, les besoins d'usinage doivent être minimisés et des propriétés mécaniques modérées sont acceptables.
Pour les composants moulés critiques, les spécifications doivent aller au-delà de la désignation de l’alliage. L'acheteur devra peut-être définir le processus de coulée, les exigences de qualité, le traitement thermique, les limites de porosité et les tests non destructifs (CND). Des procédés haut de gamme tels que HIP peuvent également être envisagés lorsque la solidité interne et les performances en fatigue sont particulièrement importantes.
Le point clé est simple :L'aluminium corroyé et moulé sont deux familles d'alliages complémentaires, tandis que le forgeage n'est qu'une méthode de transformation au sein de la famille corroyée.L'identification correcte de la famille de matériaux aide les ingénieurs à sélectionner l'alliage, le processus de fabrication, les propriétés mécaniques, la structure des coûts et les exigences de qualité appropriés pour l'application finale.
