Pourquoi le choix de l'alliage compte plus qu'on ne le pense
Les trois alliages - 6061, 7075 et 2024 - sont des alliages d'aluminium durcissables par précipitation avec une densité similaire (~2,7 g/cm³) et une bonne usinabilité. Leurs propriétés mécaniques, leur résistance à la corrosion, leur aptitude au soudage et leur compatibilité avec les traitements de surface diffèrent cependant considérablement. Une pièce conçue pour le 6061-T6 puis remplacée en cours de projet par du 7075-T6 peut nécessiter une réévaluation complète des concentrations de contraintes, des couples de serrage et des spécifications de surface.
6061-T6 - le polyvalent universel
Le 6061-T6 est l'alliage d'aluminium de structure le plus couramment utilisé en usinage CNC. La combinaison résistance, tenue à la corrosion, aptitude au soudage et usinabilité en fait le choix standard pour un large éventail d'applications.
Résistance à la traction ~310 MPa, limite d'élasticité ~276 MPa, allongement à la rupture ~12%. S'usine proprement avec une bonne formation de copeaux. S'anodise bien - l'anodisation standard (15–25 µm) comme l'anodisation dure (25–75 µm) adhèrent uniformément et donnent une couleur homogène. Soudable par les procédés standard.
Utiliser le 6061-T6 quand : un alliage fiable et bien caractérisé est nécessaire pour des pièces structurales ou semi-structurales ; quand l'anodisation ou l'anodisation dure est requise ; ou quand l'aptitude au soudage est importante.
7075-T6 - résistance maximale
Le 7075-T6 offre la résistance la plus élevée des trois alliages - résistance à la traction ~570 MPa, limite d'élasticité ~503 MPa - ce qui en fait le choix pour l'aéronautique, le motorsport et les applications structurales à haute charge où le poids doit être minimisé.
Le 7075 est nettement moins résistant à la corrosion que le 6061. Dans la plupart des applications, il devrait être protégé par anodisation ou chromatage. Il n'est pas soudable de façon fiable par fusion. L'anodisation standard est possible, mais la régularité de couleur et l'uniformité de couche sont moins bonnes qu'avec le 6061. Il est aussi plus cher - typiquement 2 à 3 fois le coût du 6061.
Le 7075-T6 justifie l'effort supplémentaire et le surcoût lorsque le rapport résistance/poids est vraiment le paramètre de conception déterminant. Pour la plupart des pièces structurales où le 6061 suffit, l'effort de protection contre la corrosion est difficile à justifier.
2024-T3 - tenue en fatigue
Le 2024-T3 est l'alliage privilégié lorsque la durée de vie en fatigue est le critère de conception principal. Résistance à la traction ~483 MPa avec un allongement à la rupture de ~18% - ce qui signifie que le matériau se déforme considérablement avant la rupture, un avantage pour les applications soumises à des charges alternées.
Le 2024 est l'alliage standard des peaux de fuselage et éléments structuraux d'avions précisément pour ses propriétés en fatigue. Il présente cependant une mauvaise résistance à la corrosion et doit toujours être protégé - la tôle plaquée (Alclad) ou l'anodisation est la norme en aéronautique. L'usinabilité est bonne, bien que légèrement plus difficile que le 6061.
Tableau comparatif
| Propriété | 6061-T6 | 7075-T6 | 2024-T3 |
|---|---|---|---|
| Résistance à la traction | ~310 MPa |
~570 MPa |
~483 MPa |
| Limite d'élasticité | ~276 MPa |
~503 MPa |
~345 MPa |
| Résistance à la corrosion | Bonne | Faible | Faible |
| Aptitude au soudage | Bonne | Faible | Faible |
| Qualité d'anodisation | Très bonne | Moyenne | Moyenne |
| Prix relatif | Faible | Élevé | Moyen |
| Applications | Pièces structurales générales, pièces anodisées | Haute charge, poids critique | Critique en fatigue, aéronautique |
Note sur les désignations d'état
Le suffixe d'état est aussi important que la désignation de l'alliage. T6 signifie mis en solution et revenu artificiel - l'état haute résistance habituel. T3 signifie mis en solution et écrouissage à froid. T4 est mis en solution et revenu naturel. Commander du 6061 sans préciser l'état peut conduire à la livraison de matière T4 avec une résistance nettement inférieure au T6.
Toujours indiquer à la fois l'alliage et l'état sur le plan : « Alliage d'aluminium 6061-T6 selon EN 573 » ou équivalent.
Résumé
- Pour la plupart des pièces structurales usinées CNC, le 6061-T6 est le premier choix. Il offre un équilibre entre résistance, usinabilité, tenue à la corrosion et qualité d'anodisation.
- Choisir le 7075-T6 uniquement si le rapport résistance/poids est le paramètre de conception principal et si la protection contre la corrosion peut être assurée.
- Utiliser le 2024-T3 pour les applications critiques en fatigue, en particulier dans l'aéronautique et la défense.
- Toujours indiquer à la fois le numéro d'alliage et la désignation d'état sur le plan.
- Discuter du choix de matériau tôt avec le fabricant - le délai d'approvisionnement et le coût matière peuvent varier considérablement selon la nuance.