Aluminium 3003
Introduction à l’aluminium 3003
Aluminium 3003 est un alliage aluminium-manganèse non traitable thermiquement, réputé pour son excellente résistance à la corrosion, sa bonne aptitude au formage et sa résistance modérée. Appartenant à la série 3xxx, il est largement utilisé dans des applications nécessitant une intégrité structurelle et une durabilité environnementale sans traitement thermique.
Grâce à sa formabilité et à sa soudabilité supérieures, l’aluminium 3003 est fréquemment utilisé en usinage CNC pour des boîtiers, panneaux, supports, équipements de cuisson et garnitures décoratives dans les secteurs des biens de consommation, de l’agroalimentaire et de la construction.
Propriétés chimiques, physiques et mécaniques de l’aluminium 3003
Composition chimique (typique)
Élément | Plage de composition (wt.%) | Rôle clé |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Équilibre | Élément de base avec résistance à la corrosion |
Manganèse (Mn) | 1,0–1,5 | Augmente la résistance et la résistance à la corrosion |
Cuivre (Cu) | 0,05–0,20 | Améliore les propriétés mécaniques |
Fer (Fe) | ≤0,70 | Élément résiduel |
Silicium (Si) | ≤0,60 | Élément résiduel |
Zinc (Zn) | ≤0,10 | Élément résiduel |
Autres | ≤0,15 (total) | Éléments résiduels combinés |
Propriétés physiques
Propriété | Valeur (typique) | Norme / condition d’essai |
|---|---|---|
Densité | 2,73 g/cm³ | ASTM B311 |
Plage de fusion | 643–655°C | ASTM E299 |
Conductivité thermique | 163 W/m·K à 25°C | ASTM E1952 |
Conductivité électrique | 38% IACS à 20°C | ASTM B193 |
Coefficient de dilatation | 23,1 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacité calorifique spécifique | 900 J/kg·K | ASTM E1269 |
Module d’élasticité | 69 GPa | ASTM E111 |
Propriétés mécaniques (état H14)
Propriété | Valeur (typique) | Norme d’essai |
|---|---|---|
Résistance à la traction | 140–180 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite d’élasticité (0,2%) | 120 MPa | ASTM E8/E8M |
Allongement | ≥10% | ASTM E8/E8M |
Dureté | 45–55 HB | ASTM E10 |
Résistance à la fatigue | 55 MPa | ASTM E466 |
Résistance aux chocs | Élevée | ASTM E23 |
Caractéristiques clés de l’aluminium 3003
Résistance à la corrosion conforme à l’ASTM G31 : l’aluminium 3003 présente d’excellentes performances dans des environnements sujets à l’oxydation, tels que les atmosphères marines et les zones de transformation alimentaire. Il répond ou dépasse les exigences de l’ASTM G31 pour la corrosion en brouillard salin et en conditions faiblement acides.
Aptitude au formage évaluée à 9/10 selon l’indice de formabilité SAE : selon la SAE J452, le 3003 offre une excellente aptitude au formage à froid et peut être embouti profondément, plié ou estampé sans fissuration, ce qui le rend idéal pour les pièces aux géométries complexes et les composants en tôle formée.
Résistance 20% supérieure à celle de l’aluminium série 1100 : avec une limite d’élasticité d’environ 120 MPa à l’état H14, l’aluminium 3003 fournit ~20% de résistance supplémentaire par rapport à l’aluminium grade 1100 tout en conservant une ductilité et des avantages de masse similaires.
Soudabilité conforme au code structural aluminium AWS D1.2 : il se soude facilement avec les techniques MIG et TIG conventionnelles et conserve résistance et résistance à la corrosion dans la zone soudée lorsqu’il est utilisé avec un fil d’apport ER4045 ou ER5356.
Non traitable thermiquement, mais écrouissable aux états H14, H16, H18 : le 3003 ne peut pas être renforcé par des procédés thermiques. Toutefois, il peut être écroui jusqu’à l’état H18 pour augmenter la résistance tout en préservant la formabilité — idéal pour les pièces assemblées par fixation mécanique.
Défis et solutions d’usinage CNC pour l’aluminium 3003
Défis d’usinage
Nature tendre et adhésive : le matériau peut adhérer aux surfaces des outils, affectant la finition et la précision.
Faible résistance entraînant des bavures en arête : nécessite des avances optimisées et des outils tranchants pour éviter la déformation de surface.
Mauvais contrôle des copeaux : génère des copeaux longs et filandreux pouvant gêner les trajectoires d’outil automatisées.
Stratégies d’usinage optimisées
Sélection des outils
Paramètre | Recommandation | Justification |
|---|---|---|
Matériau de l’outil | Outils carbure revêtus DLC ou TiCN | Empêche l’adhérence de l’aluminium et prolonge la durée de vie des outils |
Géométrie | Arêtes vives, faces de coupe polies | Améliore la finition et l’écoulement des copeaux |
Vitesse de coupe | 250–400 m/min | Permet une coupe nette avec une faible friction de surface |
Avance | 0,10–0,25 mm/tr | Maintient la précision dimensionnelle |
Arrosage | Brouillard léger ou soufflage d’air | Contrôle la température et empêche la recoupe des copeaux |
Paramètres de coupe de l’aluminium 3003 (conformité ISO 513)
Opération | Vitesse (m/min) | Avance (mm/tr) | Profondeur de passe (mm) | Pression du lubrifiant (bar) |
|---|---|---|---|---|
Ébauche | 250–300 | 0,20–0,25 | 2,0–3,5 | 25–35 (brouillard) |
Finition | 300–400 | 0,05–0,10 | 0,2–1,0 | 30–50 (brouillard/soufflage d’air) |
Traitements de surface pour les pièces CNC en aluminium 3003
Anodisation: améliore la résistance à l’usure et à l’oxydation. Les couches de type II de 10–25 µm conviennent aux applications esthétiques et à faible abrasion.
Revêtement par poudre: offre des finitions durables de 60–100 µm pour les composants grand public et de construction.
Électropolissage: permet d’obtenir des finitions ultra-lisses pour des applications agroalimentaires ou de qualité médicale.
Passivation: garantit la propreté de surface avant peinture ou revêtement.
Brossage: crée des finitions Ra 1,0–1,6 µm utilisées pour des applications décoratives et intérieures.
Traitement Alodine: revêtement de conversion au chromate pour des pièces électroniques ou automobiles nécessitant conductivité et résistance à la corrosion.
Revêtement UV: ajoute un film protecteur transparent et une résistance au jaunissement/décoloration.
Revêtement laqué: apporte brillance, stabilité de couleur et protection contre l’humidité.
Applications industrielles de l’aluminium 3003
Transformation alimentaire et boissons: ustensiles de cuisine, cuves de stockage alimentaires et capots d’appareils de cuisine usinés CNC.
HVAC et ventilation: gaines, panneaux et composants d’évaporateur nécessitant résistance à la corrosion et formabilité.
Construction et architecture: toitures, bardages, garnitures décoratives et panneaux structurels usinés pour des performances esthétiques et de protection contre les intempéries.
Produits de consommation: boîtiers usinés, capots et pièces décoratives pour l’électronique, le mobilier et les articles pour la maison.
Transport: panneaux légers, réservoirs de carburant et supports de protection pour remorques et systèmes mobiles.
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