Profilés extrudés_ article complet

Profilés extrudés Une date « meilleur avant » pour les profilés d’aluminium ? Combien de temps un lot de profilés extrudés en alliage 6063-­‐T4 peut-­‐il être entreposé avant que le vieillissement naturel n’en affecte les propriétés ? Ayant eu à répondre à la question à quelques reprises, nous croyons qu’un résumé de la réponse pourra en intéresser plusieurs. Un peu d’histoire L’alliage 6063 a été développé spécifiquement pour le procédé d’extrusion. Le 6063 est faiblement allié et durcit en vieillissant (traitable thermiquement). Il possède des propriétés mécaniques moyennes, une bonne résistance à la corrosion et s’extrude à une cadence élevée. Il offre un excellent fini de surface et se prête bien à la peinture et à l’anodisation. Quelques propriétés Notre sujet portant sur les variations des propriétés mécaniques du 6063 dans le temps, voyons, à la figure 1, quelques propriétés reconnues pour cet alliage avec les conditions de trempe T4, T5 et T6 : Condition de trempe T4 T5 T6 Procédure Mise en solution/trempe Mise en forme par un procédé à température élevée/refroidissement naturel Mise en solution/ trempe/vieillissement artificiel Limite ultime (MPa) 170 Limite élastique (MPa) 90 Allongement à la rupture (%) 22 185 145 12 240 215 12 Figure 1 : Sommaires des propriétés mécaniques de l’alliage 6063 L’allongement à la rupture de la condition de trempe T4, avec une valeur de 22%, sera avantageux dans le cas d’un procédé de fabrication nécessitant une déformation relativement sévère pour l’aluminium à froid. Il faut cependant rappeler que l’état T4 constitue un état instable de la matière, voyons pourquoi : Deux étapes successives sont nécessaires pour obtenir l’état T4 : •
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La mise en solution, réalisée à une combinaison temps-­‐température permettant la dissolution complète et une distribution uniforme de tous les éléments d’alliage dans la matrice d’aluminium. Un refroidissement suffisamment rapide pour figer en place les éléments d’alliage dans la matrice. Avec le temps, les éléments d’alliage qui sont maintenant dispersés, migreront naturellement les uns vers les autres de façon à former différents précipités, ce qui est le mécanisme de base du vieillissement. La présence de ces précipités causera, selon leur nature, leur nombre et leur arrangement, l’augmentation de la résistance mécanique et de la dureté, ainsi que la réduction du pourcentage d’allongement à la rupture. Ainsi, l’état instable qu’est le T4 évoluera graduellement dans le temps et ce, même à la température ambiante, voyons comment. Essais expérimentaux Afin d’isoler les effets du vieillissement, des échantillons ont été produits à partir de profilés extrudés en 6063. Les profilés extrudés ont ensuite été trempés à l’air, ce qui, dans le cas particulier du 6063, produit la condition T4. Il en sera autrement avec un alliage fortement allié, tel le 6061. Les graphiques suivants permettent de comparer les propriétés mécaniques obtenues suite à différents vieillissements. La figure 2 montre l’effet du vieillissement naturel sur plusieurs alliages de la série 6XXX pour sur une période de 4 000 heures soit 6 mois. La figure 3 montre les propriétés du 6063 obtenues à la suite de vieillissements artificiels effectués à différentes combinaisons de temps et de températures. Figure 2: Vieillissement naturel d’alliages 6XXX. Figure 3 : Vieillissement artificiel du 6063 Notons, sur la figure 3, que la courbe correspondant à la température de 350°F (rouge) est celle du vieillissement artificiel utilisé pour obtenir la condition T6. Conclusion : Considérant que les premières 100 heures du vieillissement naturel correspondent à un délai normal de livraison à votre usine, un lot de profilés de 6063-­‐T4, entreposé ensuite pendant 6 mois à température ambiante, verra ses limites, élastique et ultime, augmenter d’environ 40%. Le vieillissement naturel du 6063-­‐T4 ne permettra toutefois jamais atteindre les valeurs de résistance mécaniques de la condition T6. Ajoutons que l’allongement à la rupture demeurera quasi constant durant cette période. Ainsi, pour une opération de mise en forme donnée, elle nécessitera une plus grande force, mais la déformation se fera sans rupture.