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Un bateau en aluminium ?

By 3 septembre 2017 No Comments

Un peu d'histoire

L’aluminium est le métal le plus récemment découvert, puisqu’il n’est utilisé industriellement que depuis la fin du 19ème siècle.

Sa production a connu en 120 ans une croissance prodigieuse, le mettant au premier rang des métaux non ferreux et au deuxième de tous les métaux derrière le fer.

L’aluminium est d’abord employé à l’état pur pour sa légèreté et son inaltérabilité, mais au début du 20ème siècle, la mise au point d’alliages d’une plus grande résistance mécanique va être déterminante.

La fabrication de l'aluminium

La fabrication se décompose en deux étapes :

  • extraction de l’alumine de la bauxite,
  • fabrication de l’aluminium par électrolyse de l’alumine.

Les gisements du minerai de départ, la bauxite, sont très nombreux et importants sur tout le globe terrestre. Les plus vieux, aujourd’hui épuisés, étaient dans le sud de la France, en particulier près du village des Baux en Provence, qui a donné son nom au minerai, la bauxite.

La bauxite est un mélange :

  • d’oxyde d’aluminium, l’alumine (40 à 60%),
  • d’oxyde de silicium, la silice,
  • d’oxyde de fer (18 à 25%),
  • d’oxyde de titane,
  • d’eau (10 à 15%).

Pour fabriquer 1 tonne d’aluminium, il faut 2 tonnes d’alumine et 4 tonnes de bauxite.

Les caractéristiques de l'aluminium

La faible densité de l’aluminium lui a valu le nom d’alliages légers.

En effet, l’aluminium est le métal le plus léger après le lithium et le magnésium.

L’aluminium est donc 2,9 fois plus léger que le fer et à poids égal, la résistance mécanique d’un produit en alliage d’aluminium 7075 est 1,5 fois plus forte que celle d’un acier trempé.

Le pouvoir des alliages

L’aluminium est capable de “s’associer ” avec un grand nombre d’autres éléments, donnant ainsi naissance à beaucoup d’alliages différents ayant un faisceau de propriétés très larges et permettant de satisfaire un grand nombre d’applications.

Les alliages d’aluminium sont classés en 7 familles selon l’élément principal d’addition. Dans chaque famille, les différents alliages ont des caractères ” génétiques ” communs, mais ont aussi chacun leur propre personnalité.

Les alliages sont communément désignés par un numéro à 4 chiffres dont le premier désigne la famille :

  • aluminium sans élément d’addition : 1000
  • aluminium + cuivre : 2000
  • aluminium + manganèse : 3000
  • aluminium + silicium (alliages de moulage) : 4000
  • aluminium + magnésium : 5000
  • aluminium + magnésium + silicium : 6000
  • aluminium + zinc + magnésium : 7000

L'influence des processus de fabrication

Il est possible d’augmenter la résistance mécanique de l’aluminium et de tous ses alliages par déformation à froid appelée écrouissage.

Il existe de plus d’autres états écrouis. Par exemple : H111 : recuit et légèrement écroui (moins que H11) par traction ou planage.

Usinage - Soudage - Résistance à la corrosion

D’une manière générale, les alliages à hautes caractéristiques mécaniques, et donc à capacité de déformation à froid faible, s’usinent bien.

Les alliages, états les plus adaptés à l’usinage sont les suivants :

  • 2017A T4, 2024 T3 ,2618A T851,
  • 5083 H111,
  • 6082 T6,
  • 7075 T651.

Si de façon générale tous les alliages d’aluminium sont soudables, ils ne se comportent pas tous de manière identique.

Sur les trois classes d’alliages, seules les 2 premières nous intéressent :

  • Les alliages sans durcissement structural (familles 1000, 3000 et 5000).

Ils ont une bonne soudabilité ; lorsqu’ils sont utilisés à l’état recuit, ils ne subissent pas de perte sensible de caractéristiques mécaniques au niveau de la soudure.

Les alliages – états typiques sont les : 1050A O, 3003 O, 5083 H111, 5086 O ; l’addition de chrome dans ces deux derniers alliages améliore encore leur soudabilité.

  • Les alliages à durcissement structural exempts de cuivre (famille 6000 et certains alliages de la famille 7000). La famille 6000 il est possible d’effectuer un nouveau traitement de revenu sur la structure soudée ; les alliages de la famille 7000 retrouvent une partie notable de leurs caractéristiques initiales par maturation à la température ordinaire.

Les alliages – états typiques sont les : 6060 T5, 6082 T6 ,7020 T5.

Les alliages d’aluminium sont réputés comme résistant relativement bien à la corrosion. Les alliages de la famille 6000 ont un bon comportement et ceci d’autant plus qu’ils ont une très bonne aptitude à l’anodisation qui forme une couche d’alumine épaisse et protectrice.

Les alliages de la famille 7000 sans cuivre résistent bien à la corrosion.

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