Les avantages de l'aluminium pour les pièces réalisées par usinage CNC 

L'aluminium est l'une des matières les plus prisées pour les pièces réalisées par usinage CNC : voici les 6 raisons qui expliquent sa popularité.

Rapidité d'usinage

Posez la question à n'importe quel fabricant utilisant l'usinage CNC, il vous dira à quel point l'usinage est facile.  L'aluminium a une très bonne stabilité dimensionnelle, vous pouvez donc en découper beaucoup tout en maitrisant la tension résiduelle.  Les moules en carbure et les réfrigérants modernes vous permettront d'obtenir une finition optimale. Vous pouvez également utiliser le microbillage pour une finition mat ou l'anodisation pour une finition esthétique homogène et une meilleure résistance à la corrosion.

Et de plus, cette facilité d'usinage vous permet de réduire le coût de votre pièce.  Mais le choix d'une matière est avant tout basé sur les propriétés que l'on attend de la pièce : qu'est-ce que l'aluminium a donc de plus à offrir ?

Excellent rapport résistance/poids

L'aluminium est plus léger que la plupart des autres métaux, et constitue donc une option idéale si l'on veut économiser du poids.  Bien que l'aluminium pur ait une résistance à la traction inférieure à 100 Mpa, il peut être renforcé de la manière suivante :

• en alliage, le mélanger à d'autres éléments améliore la structure du grain.
• Par traitement thermique, chauffer puis refroidir à des températures spécifiques permet d'obtenir des cristaux de taille idéale.
• Par durcissement, déformer le métal de façon délibérée permet de modifier la structure du grain. Cette technique peut être appliquée en cours de chauffage (laminage par exemple) mais également après (forgeage).

La désignation du « trempage » indique la condition exacte, ou résistance, de la matière qui en résulte : H pour « renforcé » et T pour « thermique ».

À noter que la plupart des alliages d'aluminium ont un rapport résistance/poids, ou résistance spécifique, plus élevé que l'acier inoxydable 316L. 

Si le titane l'emporte nettement en termes de rigidité et de légèreté comme le montre le tableau ci-dessous, la grande résistance des alliages d'aluminium en font une alternative très économique lorsque les budgets sont serrés.

Vaste choix d'alliages et de propriétés de matières

En fait, l'aluminium est une matière de base tellement facile à utiliser qu'il y a une large gamme d'alliages disponible, chacun d'entre eux ayant des propriétés et des usages différents pour répondre à vos besoins. 

Ils sont regroupés en neuf séries différentes, chacune d'entre elles étant numérotée en millier, comme par exemple la série 6 000. Chaque série est ensuite divisée en sous-groupes identifiés par un chiffre.  En général, plus les chiffres indiquant la qualité de l'aluminium sont proches les uns des autres, plus la qualité est similaire. Par exemple, 5082 et 5083 sont quasiment identiques.

Voici quelques unes des qualités les plus prisées :

• 2024 : qualité aérospatiale, dotée d'une grande résistance à la fatigue. En alliage avec le cuivre, elle perd de sa tension de rupture (UTS) en échange de plus de ductilité et de solidité.
• 5083 : qualité navale, avec une bonne résistance à la corrosion grâce à sa teneur plus élevée en magnésium.
• 6082 : qualité pour usage général et aérospatial. Elle présente un mélange de résistance, de ductilité et de résistance à la corrosion qui la rendent très polyvalente et d'usage très courant. Ces propriétés sont obtenues par un alliage de magnésium et de silicone (elle est également très proche de 6061).
• 7075 : qualité aérospatiale très résistante, avec des propriétés bien équilibrées, particulièrement lors de fortes charges statiques. Elle peut subir un traitement thermique et contient plus de zinc, ainsi que du magnésium et du chrome.

Grande résistance à la corrosion

Si la résistance à la corrosion est un critère important pour vous, l'aluminium est un excellent choix de matière, bien que cette résistance puisse varier d'une qualité à l'autre.  Le métal et ses alliages ont une affinité parfaite avec l'oxygène : les métaux trop réactifs tels que le magnésium s'oxydent rapidement, tandis que les métaux moins réactifs forment une couche d'oxyde, telle que la rouille sur le fer ou l'acier. 

Par contraste, lorsqu'il est exposé, l'aluminium forme une couche de passivation d'oxyde d'aluminium qui scelle la surface, empêchant une oxydation et une érosion plus avancées. Cette couche est « auto-cicatrisante » même si elle est rayée. De ce fait, la matière n'a pas besoin de couche de peinture ou de traitement de surface, ce qui vous permet de faire des économies de fabrication et d'entretien. Ceci dit, il est possible d'améliorer encore cette résistance naturelle à la corrosion grâce à l'anodisation, mais nous verrons cela plus tard.

Forte conductivité

Bien que le cuivre soit la matière de prédilection en termes de conductivité, les composants électriques utilisent souvent l'aluminium qui est plus économique et plus léger.  En fait, il est souvent utilisé pour les jeux de barres, les câbles de batterie et les connecteurs, en particulier dans les applications automobiles et les véhicules électriques.

Sa bonne conductivité thermique contribue à son utilisation fréquente pour la dissipation thermique.

Recyclable

Le développement durable étant une préoccupation majeure pour la plupart des gens, il est rassurant de savoir qu'environ 75 % de la totalité de l'aluminium produit est toujours en service. Le recyclage de l'aluminium consomme beaucoup moins d'énergie que sa production et tant qu'il est possible de le débarrasser de ses impuretés, il peut être réutilisé à l'infini.

Esthétique

Nous avons déjà souligné que l'usinage de cette matière permet une finition de grande qualité, et que l'aluminium est naturellement résistant à la corrosion. Mais pour ajouter à son esthétique, il est possible de le parer de différentes couleurs par anodisation.

Ce processus de finition de surface améliore la résistance à la corrosion et à l'usure, et facilite en outre l'application de couleurs.  Chez Protolabs, nous proposons l'anodisation décorative, ou type II, ainsi que le type III qui rajoute une couche plus épaisse de 50 µm pour une protection renforcée.

Ce processus augmente l'épaisseur de la couche de passivation oxydée à l'aide d'acides et d'un traitement électrolytique. L'oxyde d'aluminium est une céramique dure, et ce revêtement est donc particulièrement résistant.

Le choix d'une matière pour une pièce est crucial, et dépend des caractéristiques que vous souhaitez obtenir.  L'aluminium est généralement un excellent choix pour les raisons évoquées ci-haut, mais il y a bien d'autres options disponibles, tant en métal qu'en plastique.  Pour vous aider à faire le bon choix en termes d'usinage CNC, notre sélecteur de matière CNC vous fournit un guide pratique. 

Lorsque vous téléchargez un modèle CAO sur notre site web, notre outil de devis calcule ce qui peut être usiné dans la limite de nos capacités, et ce qui présente un risque. Ses conclusions sont clairement énoncées dans le devis, ce qui vous permet d'ajuster la conception de la pièce si vous le souhaitez et de relancer le process de devis. En cas de doute, toutefois, contactez notre équipe au 0456648050 ou à l'adresse [email protected].