Aluminium de qualité aéronautique
Les alliages d'aluminium sont importants dans presque toutes les innovations industrielles et tous les processus de production modernes. Ces alliages sont facilement accessibles et ont un large éventail d'utilisations, car chacun d'entre eux contient un mélange de deux éléments métalliques ou plus, ce qui leur confère des propriétés matérielles raffinées.
L'alliage d'aluminium 6061 est une qualité largement utilisée pour diverses applications industrielles. Les éléments d'alliage de l'alliage Alliage d'aluminium 6061 présentent des caractéristiques particulières, notamment une résistance remarquable, une bonne maniabilité, une conductivité électrique, une résistance à la corrosion et une conductivité thermique.
Noms communs pour l'alliage d'aluminium 6061
Les noms commerciaux typiques de l'alliage d'aluminium 6061 sont les suivants :
- 6061-O
- 6061-T651
- Aluminium de qualité aéronautique 6061-t6
- Alliage 61s
- 6061-Ta4
Avantages de l'aluminium 6061 de qualité aéronautique
Grâce à ses nombreux avantages, l'aluminium est un choix facile pour la construction d'aéronefs. Le bois a déjà été utilisé pour construire des avions, mais il est sujet à la pourriture et peut se fendre s'il n'est pas entretenu correctement.
De même, l'acier est plus puissant que l'aluminium, mais pèse beaucoup plus lourd. L'acier n'est utilisé dans les avions que lorsqu'une très grande résistance est requise, par exemple pour les trains d'atterrissage ou les avions à très grande vitesse.
Résistance de l'aluminium 6061 de qualité aéronautique
L'un des principaux avantages de l'aluminium 6061 pour avions est sa résistance remarquable. Sa résistance à la traction varie de 124 à 290 MPa (18 à 42 ksi), ce qui est similaire à de nombreuses applications structurelles. Toutefois, il est essentiel de noter que si l'aluminium 6061 est plus résistant que certains types d'acier, il n'est pas aussi résistant que l'acier à haute résistance et à faible alliage (HSLA) ou que d'autres aciers à outils.
Résistance à la corrosion
Lorsque l'on associe l'aluminium 6061 à l'acier, la résistance à la corrosion est un facteur essentiel à prendre en compte. L'aluminium forme naturellement une couche d'oxyde protectrice lorsqu'il est exposé à l'air, ce qui lui confère une résistance étonnante à la corrosion. En revanche, l'acier a tendance à rouiller s'il n'est pas correctement protégé. C'est pourquoi l'aluminium est généralement privilégié dans les applications en plein air et les applications marines, où la corrosion peut être un problème important. La résistance supérieure à la corrosion de l'aluminium 6061 en fait le meilleur choix pour diverses atmosphères.
Poids de l'aluminium aéronautique 6061
Outre sa résistance, un autre avantage essentiel de l'aluminium 6061 est sa densité inférieure à celle de l'acier. La densité de l'aluminium est d'environ 2,7 g/cm3, soit environ 1/3 de la densité de l'acier (7,85 g/cm3). Cette densité plus faible confère à l'aluminium 6061 un avantage de poids important par rapport à l'acier, ce qui en fait un choix idéal pour les applications où la réduction du poids est importante. Par exemple, dans l'industrie automobile et l'aérospatiale, où l'efficacité énergétique et le poids total sont des facteurs importants, l'aluminium 6061 est généralement préféré.
Applications de l'alliage d'aluminium 6061
L'alliage d'aluminium 6061 est utilisé dans de nombreuses industries en raison de sa résistance étonnante, de sa légèreté, de son prix abordable et de sa résistance à la rouille. Outre la fabrication de canettes en aluminium, de cadres de bicyclettes, de pièces industrielles, de raccords électriques et de récipients alimentaires, voici d'autres applications de l'alliage 6061 :
Composants d'aéronefs
L'aluminium 6061 de qualité aéronautique est l'un des matériaux les plus utilisés dans les applications aérospatiales en raison de son incroyable rapport résistance/poids et de sa grande résistance à la corrosion. Les fabricants utilisent généralement les alliages 6061 pour créer des composants aéronautiques tels que des stabilisateurs, des fuselages, des cloisons, des ailes et d'autres composants structurels pour les avions militaires ou commerciaux. La durabilité et la flexibilité de cet alliage en font le meilleur choix pour les applications les plus exigeantes.
Pièces détachées automobiles
L'alliage d'aluminium 6061 est utilisé dans le secteur automobile pour fabriquer de nombreuses pièces. Cet alliage présente une résistance étonnante pour la fabrication de composants de châssis, tels que les composants de véhicules, de moteurs, de suspensions, de freins et de transmissions.
De même, ses caractéristiques de légèreté en font un matériau idéal pour les panneaux de carrosserie. Il permet de réduire le poids total du véhicule sans compromettre sa résistance et sa durabilité.
Articles de sport
Le secteur du sport bénéficie des caractéristiques étonnantes de résistance à la corrosion et du rapport poids/résistance de l'aluminium 6061. Les fabricants et les concepteurs de produits utilisent généralement cet alliage pour fabriquer des articles de sport tels que des battes de base-ball, des plateaux de skate-board, des tiges de club de golf, des poignées de crosse de hockey et des manches de raquette de tennis. La flexibilité de l'alliage 6061 en fait un matériau parfait pour cette application.
Quelle est la plage de température de fonctionnement ?
La plage de température de fonctionnement d'un alliage particulier explique sa plage de température de vieillissement à chaud, de travail et de recuit. La température de travail à chaud idéale pour l'aluminium 6061 se situe entre 260 et 372 ºC.
Vous pouvez également recuire l'aluminium 6061 à 413 °C pendant environ 2 à 3 heures. Ensuite, vous pouvez refroidir le métal à une température contrôlée de 10 heures C jusqu'à ce qu'il atteigne 260 C. En outre, le vieillissement de l'aluminium 6061 se fait de préférence à 160 C pendant huit heures précises avant de refroidir l'air.
Est-il maniable ?
L'aluminium 6061 est très facile à souder. Vous pouvez le souder couramment en utilisant le bon matériau d'apport. Ce matériau d'apport permet d'éviter toutes les difficultés de soudage liées à la fissuration par solidification de l'aluminium 6061. Pour obtenir un résultat optimal lors du soudage de l'aluminium 6061, vous devez utiliser les meilleurs matériaux d'apport, qui contiennent un alliage d'aluminium 4043 ou 5356.
Plus important encore, il est conseillé de ne jamais utiliser de matériau d'apport 6061 pour souder l'alliage d'aluminium 6061 afin d'éviter les fissures.
Processus de fabrication de l'aluminium 6061 de qualité aéronautique
Un matériau à haute résistance connu sous le nom d'aluminium 6061 de qualité aéronautique est généralement utilisé pour fabriquer des pièces d'avion. Il est généralement utilisé pour fabriquer des avions parce qu'il est facile à souder, qu'il ne rouille pas et qu'il est puissant pour son poids. Il est préférable d'utiliser de l'aluminium 6061 de qualité aéronautique.
Le minerai de bauxite, qui est la principale source d'aluminium, est extrait du sol lors de la fabrication de l'aluminium de qualité avion 6061. Avant d'être chauffé dans une cellule électrolytique pour se transformer en aluminium liquide, le minerai de bauxite subit un certain nombre de traitements chimiques pour éliminer toutes les impuretés. Des lingots ou des billettes sont coulés à partir de ce métal en fusion pour fabriquer l'aluminium aéronautique 6061.
L'obtention des billettes ou des lingots de métal est la première étape d'un long processus qui aboutit à l'article fini. L'homogénéisation est la première étape du processus de fabrication. Elle consiste à chauffer le métal à une température contrôlée pour s'assurer que sa composition chimique reste la même. Cette opération est indispensable pour obtenir les caractéristiques mécaniques souhaitées dans le résultat final.
Après l'homogénéisation vient le laminage à chaud, qui consiste à faire passer les billettes ou les lingots de métal par un ensemble de rouleaux pour les rendre plus puissants tout en les amincissant. La structure du grain de l'aluminium pendant le processus de laminage à chaud, qui le rend plus puissant et plus dur.
Après avoir été laminé à chaud à la bonne épaisseur, l'aluminium est soumis à un processus de réchauffement de la solution. Pour que ce processus fonctionne, le métal doit être chauffé à très haute température pendant une longue période afin que les éléments d'alliage puissent être décomposés. Cela permet d'obtenir un aluminium plus puissant et plus flexible, deux caractéristiques idéales pour les pièces d'avion.
Il est trempé dans l'air ou dans l'eau après le traitement à chaud de la solution afin de le refroidir immédiatement tout en conservant sa texture. Après ce traitement, l'aluminium acquiert d'excellentes caractéristiques et performances mécaniques, ce qui le rend remarquable pour son utilisation dans les aéronefs.
La dernière étape de la fabrication de l'aluminium 6061 destiné à l'aviation consiste à le vieillir artificiellement. Pour ce faire, l'aluminium doit être chauffé à une certaine température pendant un certain temps. Les éléments d'alliage se déposent alors, ce qui rend le métal encore plus dur et plus puissant. Ce processus garantit que l'aluminium répond aux besoins stricts de l'industrie aéronautique et permet à l'article final de présenter les caractéristiques mécaniques souhaitées.
Comparaison entre l'aluminium de qualité aéronautique 6061 et d'autres alliages
L'alliage 6061 est l'un des plus courants pour l'extrusion, mais vous pouvez envisager d'autres choix pour votre application particulière. Vous trouverez ci-dessous d'autres alliages généraux qui sont généralement considérés comme des alternatives.
6061 Vs 6063
6061 et 6063 sont les deux alliages d'extrusion les plus connus. L'aluminium 6063 occupe la première place et l'aluminium 6061 la deuxième. En tant qu'alliages de la série 6000, ils contiennent tous deux du silicium et du magnésium comme principaux éléments d'alliage. Ils présentent donc de nombreuses caractéristiques similaires, mais le 6061 offre une résistance plus élevée. C'est pourquoi il est généralement utilisé pour des applications plus structurelles. En revanche, le 6063 est utilisé pour des applications telles que les fenêtres, les garnitures ou les rampes, et les portes, en raison de son meilleur aspect et de sa résistance à la corrosion.
6061 contre 7075
L'une des principales raisons d'envisager Alliage d'aluminium 7075 est pour sa grande puissance. Allié au zinc, il est l'un des alliages les plus accessibles et plus performant que le 6061. Mais il offre un niveau de résistance à la corrosion inférieur à celui du 6061 et est également plus difficile à souder. Le 7075 est utilisé dans la marine, l'aérospatiale et l'automobile, où la résistance est une priorité absolue. Il est également utilisé dans la fabrication d'armes à feu et même dans les cadres de deltaplanes.
6061 Vs 5052
Comme le 6061, l'aluminium 5052 contient du magnésium comme premier élément d'alliage. Dans le cas du 5052, il s'agit de l'élément d'alliage principal. Le 6061 contient également du silicium. L'un des principaux avantages de cet alliage est son haut niveau de soudabilité par rapport à d'autres alliages. Pour les projets où la soudabilité est essentielle, il vaut la peine de l'envisager. L'inconvénient du 5052 est qu'il ne peut pas être traité thermiquement. Il convient parfaitement à toute une série d'applications de soudage et il convient bien aux applications marines en raison de sa grande résistance à la corrosion.
6061 Vs 2024
Initialement utilisé dans les applications aérospatiales, l'alliage 2024 est réputé pour sa haute résistance. Son principal élément d'alliage est le cuivre, et bien qu'il soit puissant et présente la meilleure résistance à la fatigue, il est moins usinable et difficile à souder que le 6061. Il offre également une mauvaise résistance à la corrosion et est généralement utilisé dans les structures d'ailes et de fuselage soumises à une tension supérieure.
Défis et limites
De nombreux avions sont fabriqués à partir de métal 6061 de qualité aéronautique parce qu'il est puissant pour son poids, facile à façonner et qu'il ne rouille pas. Les fabricants et les ingénieurs doivent planifier et construire les avions en tenant compte de ses limites, comme ils le feraient avec n'importe quel autre matériau.
L'aluminium 6061 de qualité militaire présente souvent des problèmes tels que des fissures dues à la corrosion sous contrainte. Lorsque vous mettez quelque chose dans l'océan ou dans une solution acide, ou dans tout autre endroit corrosif, cela peut provoquer ce type de corrosion. Il est possible que de petites fissures apparaissent dans la structure de l'avion, ce qui le rend moins stable. Le risque peut être réduit en effectuant des contrôles et un entretien réguliers. Cela permettra de détecter les fissures avant qu'elles ne s'aggravent.
L'aluminium 6061 n'a pas la même résistance aux contraintes que les alliages et le titane. L'acier et le titane résistent mieux à la chaleur que l'aluminium 6061. Cela peut rendre difficile l'utilisation de matériaux sensibles à la chaleur dans les pièces de moteur et les avions rapides, entre autres. Certaines pièces en métal 6061 peuvent nécessiter un revêtement unique ou des boucliers thermiques pour éviter d'être détruites par la chaleur et pour durer plus longtemps.
Lorsqu'il est soumis à de fortes contraintes, l'aluminium 6061 se dégrade plus rapidement car il n'est pas aussi résistant que d'autres métaux utilisés dans l'aéronautique. Les pièces peuvent donc s'user plus rapidement, ce qui signifie qu'elles doivent être entretenues le plus souvent possible. Lorsque les ingénieurs choisissent l'aluminium 6061 pour l'utiliser dans les avions, ils doivent réfléchir à la fonction du matériau et à la manière dont il pourrait s'user au fil du temps.
FAQ
L'aluminium 6061 est-il plus performant que l'acier ?
L'aluminium 6061 est puissant, mais il peut ne pas l'être autant que certains types d'acier, tels que les aciers faiblement alliés, les aciers à haute résistance ou les aciers à outils.
Quel est l'avantage, en termes de poids, de l'aluminium 6061 de qualité aéronautique par rapport à l'acier ?
L'aluminium 6061 a une densité nettement inférieure à celle de l'acier, ce qui lui confère un avantage en termes de poids. La densité de l'aluminium est d'environ 2,7 g/cm3, alors que celle de l'acier est d'environ 7,85 g/cm3.
Quels sont les facteurs à prendre en compte pour choisir entre l'acier et l'aluminium ? Aluminium 6061?
Pour choisir entre l'aluminium 6061 et l'acier, il est essentiel de prendre en compte les besoins spécifiques des applications. Les facteurs à prendre en compte sont le poids, la solidité et la résistance à la corrosion.
Quelle est la différence de résistance à la corrosion entre l'aluminium 6061 et l'acier ?
L'aluminium crée naturellement une couche d'oxyde protectrice, ce qui lui confère une meilleure résistance à la corrosion. En revanche, l'acier a tendance à rouiller et nécessite des mesures de protection supplémentaires pour arrêter la corrosion.