Les alliages d'aluminium tels que le 6061 et le 7075 sont des matériaux essentiels pour les machines modernes. Le 6061 est facile à plier, résiste bien à la corrosion et peut être soudé pour un usage général. Le 7075 offre une résistance presque deux fois supérieure, mais il est limité à certaines utilisations, comme les avions et les voitures de course, en raison de sa résistance réduite à la corrosion et de ses mauvaises caractéristiques de soudage. Cet article explique les différences de performances mécaniques et d'applications des alliages 6061 et 7075.
Vue d'ensemble Alliage d'aluminium 6061
L'aluminium 6061 appartient à la série 6000 des alliages d'aluminium. Ses principaux éléments sont le magnésium et le silicium. La composition typique en poids est la suivante
| Al | Si | Zn | Mg | Mn | Cr | Cu | Fe | Ti |
| Équilibre | 0,40 - 0,80 % | 0-0.25 % | 0,80 - 1,20 % | 0-0.15 % | 0,04 - 0,35 % | 0,15 - 0,40 % | 0-0.70 % | 0-0.15 % |
Ce mélange confère à l'aluminium 6061 une bonne solidité, une bonne soudabilité et une bonne résistance à la rouille. Il est largement utilisé dans les composants structurels et les pièces automobiles.
Vue d'ensemble Alliage d'aluminium 7075
Aluminium 7075 fait partie de la série 7000, avec le zinc comme principal élément d'alliage. Sa composition typique en poids est la suivante
| Al | Si | Zn | Mg | Mn | Cr | Cu | Fe | Ti | Zr |
| Équilibre | 0 - 0,40 % | 5.6 - 6.10 % | 2.1 - 2.50 % | 0 - 0,30 % | 0,07 - 0,23 % | 1.20 - 1.60 % | 0 - 0,50 % | 0 - 0,2 % | 0 - 0,25 % |
La teneur élevée en zinc confère à l'aluminium 7075 une grande résistance, pouvant atteindre 560 MPa. Il présente également une bonne résistance à la fatigue. En revanche, il est moins résistant à la corrosion que le 6061, de sorte qu'il est souvent nécessaire d'appliquer des revêtements protecteurs.
Les deux alliages sont solides et utiles, mais leurs différences de composition influent sur leurs performances. L'aluminium 6061 est le meilleur pour un usage général car il se soude bien et résiste à la corrosion. L'aluminium 7075 est beaucoup plus résistant, ce qui le rend idéal pour les utilisations soumises à de fortes contraintes, comme les pièces aérospatiales. Connaître leur composition exacte peut aider les fabricants et les ingénieurs à choisir le matériau adapté à leurs besoins.
Comparaison des alliages : 6061 et 7075
L'aluminium 6061 et l'aluminium 7075 ont des propriétés mécaniques différentes, ce qui les rend utiles pour différents travaux.
| Propriétés | Alliage d'aluminium 6061 | Alliage d'aluminium 7075 |
| Résistance à la traction | 310 MPa | 560 MPa |
| Limite d'élasticité | 276 MPa | 480 MPa |
| Dureté | 95 HB | 150 HB |
| Conductivité thermique | 167 W/m-K | 130 W/m-K |
| Point de fusion | 582 - 652 ℃ | 477-635 ℃ |
| Conductivité électrique | 43% IACS | 33% IACS |
| Usinabilité | Bon | Juste |
Résistance à la traction et à l'élasticité
L'aluminium 7075 est beaucoup plus résistant que l'aluminium 6061. À l'état T6, il présente une résistance à la traction d'environ 560 MPa, soit près du double de celle de l'aluminium 6061, qui atteint environ 310 MPa. Sa limite d'élasticité est également plus élevée, à environ 480 MPa, alors que celle du 6061 T6 est d'environ 276 MPa. Cette propriété fait du 7075 un excellent choix pour les applications soumises à des contraintes élevées, comme les pièces d'avion et les équipements militaires.
Dureté et ductilité
Le 7075 a une dureté Brinell de 150 HB, ce qui signifie qu'il résiste aux bosses et s'use bien. Il est donc idéal pour une application dure et durable. Le 6061, quant à lui, est plus souple et peut se plier sans se casser, ce qui le rend plus facile à façonner et à travailler.
Résistance au cisaillement
La résistance au cisaillement du 7075 est environ 1,5 fois supérieure à celle du 6061, ce qui rend le 7075 meilleur que ce dernier dans les structures soumises à des forces de cisaillement. Cette résistance est particulièrement importante dans l'ingénierie aérospatiale, où les matériaux doivent pouvoir supporter de lourdes charges sans se briser.
Résistance à la corrosion
Les deux alliages résistent à la corrosion, mais le 6061 fonctionne mieux à l'extérieur. Sa couche d'oxyde naturelle le protège des attaques du temps. Le 7075 contient plus de cuivre, ce qui le rend moins résistant à l'humidité et à la corrosion.
Densité
L'aluminium 6061 a une densité moyenne de 2,70 g/cm³, tandis que l'aluminium 7075 est un peu plus dense, avec 2,81 g/cm³. Bien qu'il soit plus lourd, la densité supplémentaire de l'aluminium 7075 lui confère une plus grande résistance, ce qui le rend plus adapté aux applications soumises à de fortes contraintes.
Conductivité thermique
Le 6061 a une conductivité thermique d'environ 167 W/m-K, ce qui signifie qu'il transfère bien la chaleur. Cette capacité de transfert de chaleur le rend utile pour des applications telles que les échangeurs de chaleur. L'aluminium 7075 a une conductivité thermique plus faible, d'environ 130 W/m-K, et doit être considéré avec précaution dans les applications où le contrôle de la température est important.
Point de fusion
L'aluminium 6061 fond entre 582 et 652°C (1080-1205°F) et est facile à traiter thermiquement et à souder pour améliorer sa résistance. L'aluminium 7075 fond à une température inférieure, entre 477 et 635°C (890-1175°F), ce qui influe sur la façon dont il est traité.
Conductivité électrique
L'aluminium 6061 a une conductivité d'environ 43% IACS, tandis que l'aluminium 7075 a une conductivité inférieure de 33% IACS. L'aluminium 6061 est donc le meilleur choix pour les applications nécessitant de bonnes performances électriques.
Résistance à la corrosion
Les deux alliages résistent à la corrosion grâce à la couche d'oxyde protectrice qui se forme à la surface dans l'air. Toutefois, leur composition influe sur leur résistance. Le 6061 contient davantage de cuivre, ce qui peut entraîner la corrosion dans certaines conditions. Le 7075, avec son mélange d'alliages différent, résiste généralement mieux à la corrosion.
Anodisation
Anodisation recouvre le métal d'une couche décorative résistante à l'aide d'un courant électrique dans un bain chimique. Les alliages d'aluminium comme le 6061 (série 6XXX) se prêtent bien à ce procédé. La couche transparente protège le métal sous-jacent. L'alliage 7075 fonctionne également. Il forme le même écran transparent, mais surveillez les niveaux de zinc : une grande quantité de zinc peut brunir le revêtement.
Procédé pour ces alliages
Usinage CNC
Usinage CNC La fabrication de l'aluminium, en particulier des alliages comme le 6061 et le 7075, comprend plusieurs processus clés :
Fraisage CNC: Il utilise des outils de coupe rotatifs pour enlever le matériau d'aluminium, créant ainsi des formes et des caractéristiques détaillées.
Tournage CNC: Un outil de coupe reste en place pendant que la pièce en aluminium tourne, ce qui est idéal pour la fabrication de pièces cylindriques.
Perçage CNC: Un foret rotatif crée des trous précis de taille et de profondeur constantes.
Processus de soudage
Aluminium 7075 : Difficile à souder. Il nécessite généralement un soudage TIG ou laser. Le préchauffage (150-200°C) réduit les tensions et le vieillissement après soudage rétablit la résistance.
Aluminium 6061 : Plus facile à souder. Peut être soudé au TIG, au MIG ou au laser. En général, aucun préchauffage n'est nécessaire, mais les plaques épaisses peuvent nécessiter un chauffage modéré.
Traitement thermique
Aluminium 7075
- Traitement de la solution : Chauffer à 470-490°C, maintenir pendant 1-2 heures, puis tremper rapidement dans l'eau.
- Traitement de vieillissement : Chauffer à 120-160°C, et maintenir pendant 16-24 heures, pour améliorer la résistance et la dureté.
Aluminium 6061
- Traitement de la solution : Chauffer à 530-550°C, maintenir pendant 1-2 heures, puis tremper rapidement dans l'eau.
- Traitement de vieillissement : Chauffer à 160-180°C et maintenir pendant 8-12 heures pour améliorer la résistance et la dureté.
Applications
Les alliages d'aluminium 6061 et 7075 sont largement utilisés dans diverses industries en raison de leurs propriétés distinctes, qui répondent aux besoins d'applications spécifiques.
Industrie aérospatiale
Dans l'industrie aérospatiale, l'aluminium 6061 est un matériau idéal pour les cadres, les fuselages et les ailes des avions, car il offre une résistance significative aux effets corrosifs et est durablement fonctionnel par rapport à ses propriétés mécaniques. L'aluminium 7075 est principalement considéré comme un matériau efficace pour la composition des composants d'aéronefs soumis à de fortes contraintes dans l'aviation commerciale et militaire, qui nécessitent une résistance et une intégrité structurelle élevées.
Applications marines
Les applications marines comprennent les coques de navires, les mâts et les structures de yachts ainsi que les bateaux utilitaires, pour lesquels l'aluminium 6061 est fréquemment utilisé en raison de son excellente résistance à la corrosion par l'eau salée. L'aluminium 7075 est parfois utilisé dans les navires de haute performance nécessitant une résistance extrême, mais sa moindre résistance à la corrosion limite son application à grande échelle.
Industrie automobile
Dans l'industrie automobile, l'aluminium 6061 forme des matériaux légers mais extrêmement résistants qui améliorent le rendement énergétique et les performances des cadres de voitures et de bicyclettes, tandis que l'aluminium 7075 est utilisé dans les composants automobiles de haute performance, tels que les pièces de suspension et les cadres, où il est impératif d'obtenir une résistance maximale.
Fabrication générale
La fabrication générale implique l'utilisation de l'aluminium 6061, qui est souvent utilisé pour les composants de machines et les moules nécessitant une bonne soudabilité et une bonne résistance à la corrosion. L'aluminium 7075 est utilisé pour les pièces soumises à de fortes contraintes dans les machines industrielles et l'outillage, où la résistance extrême est la principale préoccupation.
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