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Aluminium 2011

L’aluminium 2011 est un alliage d’aluminium à coupe libre, conçu pour le tournage CNC de pièces de haute précision et de grande série, avec des tolérances serrées et un excellent état de surface, destiné aux applications non structurelles protégées contre la corrosion.

Introduction à l’aluminium 2011

Aluminium 2011 est un alliage d’aluminium à très haute usinabilité, dit « à coupe franche », reconnu pour son excellente formation des copeaux et ses temps de cycle rapides lors d’opérations CNC à grande vitesse. Souvent considéré comme la « référence en usinabilité » parmi les alliages d’aluminium, il est idéal pour des pièces de tournage de précision exigeant des tolérances serrées et une production en grande série.

Grâce à sa teneur en plomb et à ses excellentes caractéristiques d’état de surface, l’aluminium 2011 est largement utilisé en usinage CNC pour des connecteurs, des raccords, des arbres, des bagues, ainsi que des composants électroniques et automobiles de précision.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques de l’aluminium 2011

Composition chimique (typique)

Élément	Plage de composition (% masse)	Rôle clé
Aluminium (Al)	Balance	Métal de base léger avec de bonnes propriétés thermiques
Cuivre (Cu)	5,0–6,0	Augmente la résistance et la dureté
Bismuth (Bi)	0,2–0,6	Améliore l’usinabilité et le fractionnement des copeaux
Plomb (Pb)	0,2–0,6	Améliore les propriétés de coupe franche
Fer (Fe)	≤0,7	Élément résiduel
Silicium (Si)	≤0,4	Élément résiduel
Zinc (Zn)	≤0,3	Élément résiduel
Autres	≤0,15 (total)	Éléments résiduels

Propriétés physiques

Propriété	Valeur (typique)	Norme / condition d’essai
Densité	2,82 g/cm³	ASTM B311
Point de fusion	535–645 °C	ASTM E299
Conductivité thermique	140 W/m·K à 25 °C	ASTM E1952
Conductivité électrique	39 % IACS à 20 °C	ASTM B193
Coefficient de dilatation	23,2 µm/m·°C	ASTM E228
Capacité calorifique spécifique	875 J/kg·K	ASTM E1269
Module d’élasticité	70 GPa	ASTM E111

Propriétés mécaniques (état T3)

Propriété	Valeur (typique)	Norme d’essai
Résistance à la traction	330 MPa	ASTM E8/E8M
Limite d’élasticité (0,2 %)	275 MPa	ASTM E8/E8M
Allongement	≥10 %	ASTM E8/E8M
Dureté	95 HB	ASTM E10
Résistance à la fatigue	100 MPa	ASTM E466
Résistance aux chocs	Modérée	ASTM E23

Caractéristiques clés de l’aluminium 2011

Usinabilité exceptionnelle : L’aluminium 2011 est noté à 100 % en usinabilité (standard de référence), offrant un excellent contrôle des copeaux, une usure minimale des outils et une production à grande vitesse — idéal pour les pièces tournées CNC aux géométries complexes.

État de surface remarquable : Produit des surfaces propres, sans bavures, même à des avances élevées, avec des finitions typiques dans la plage Ra ≤0,8 µm en tournage de précision.

Résistance modérée et bonne stabilité dimensionnelle : Offre une limite d’élasticité jusqu’à 275 MPa à l’état T3 avec peu de déformation ou de contraintes résiduelles — adapté aux raccords et connecteurs à tolérances serrées.

Mauvaise soudabilité et faible résistance à la corrosion : La teneur en plomb et en cuivre réduit la soudabilité et la résistance à la corrosion ; les pièces reçoivent généralement des revêtements de protection après usinage.

Non adapté aux applications structurelles ou porteuses : En raison d’une faible résistance à la corrosion et d’une durée de vie en fatigue limitée, le 2011 est réservé aux applications non structurelles nécessitant précision dimensionnelle et répétabilité.

Défis et solutions d’usinage CNC pour l’aluminium 2011

Défis d’usinage

Considérations liées à la teneur en plomb : Peut nécessiter une gestion particulière pour des applications environnementales ou médicales en raison de la présence de plomb.
Soudabilité limitée : Le soudage est déconseillé en raison du risque de fissuration à chaud et des vapeurs de plomb.
Protection post-usinage nécessaire : Sensible à l’oxydation s’il est laissé sans traitement.

Stratégies d’usinage optimisées

Sélection des outils

Paramètre	Recommandation	Justification
Matériau de l’outil	Carbure non revêtu ou revêtu TiN	Améliore l’état de surface et le fractionnement des copeaux
Géométrie	Pointe vive, grand angle de coupe	Facilite le contrôle des copeaux et réduit la charge outil
Vitesse de coupe	250–500 m/min	Permet le tournage et le perçage à grande vitesse
Avance	0,10–0,35 mm/tr	Maintient des tolérances serrées et une finition lisse
Lubrifiant / refroidissement	Brouillard d’huile léger ou coupe à sec	Réduit l’accumulation de copeaux et améliore la visibilité

Paramètres de coupe de l’aluminium 2011 (conformité ISO 513)

Opération	Vitesse (m/min)	Avance (mm/tr)	Profondeur de passe (mm)	Pression du lubrifiant (bar)
Ébauche	250–400	0,20–0,35	1,5–3,0	À sec ou brouillard
Finition	400–500	0,05–0,10	0,2–0,8	Brouillard / lubrification optionnelle

Traitement de surface pour les pièces CNC en aluminium 2011

Anodisation: Succès limité en raison de la forte teneur en cuivre. Peut présenter une coloration non uniforme sans prétraitement adapté.
Revêtement par poudre: Ajoute une protection anticorrosion et un aspect esthétique avec une épaisseur de 60–100 µm.
Électropolissage: Améliore un état de surface déjà élevé jusqu’à ≤0,2 µm Ra. Généralement utilisé sur des surfaces visibles ou des surfaces de glissement mécaniques.
Passivation: Appliquée pour le nettoyage de surface et l’inhibition de la corrosion avant un revêtement ultérieur.
Brossage: Prépare la pièce pour la peinture ou le revêtement par poudre ; courant pour les panneaux esthétiques ou industriels.
Revêtement Alodine: Utilisé pour une résistance temporaire à la corrosion et la conductivité ; particulièrement adapté aux applications électriques.
Revêtement UV: Ajoute une fine couche protectrice pour des pièces brillantes destinées au grand public.
Vernissage: Les revêtements transparents améliorent la résistance à l’oxydation et l’attrait esthétique dans les biens de consommation à forte rotation.