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Aluminium 5083

L’aluminium 5083 est un alliage d’aluminium résistant à la corrosion et à haute résistance mécanique, adapté aux composants usinés CNC pour les applications marines, cryogéniques et de transport nécessitant une bonne soudabilité et une fiabilité mécanique.

Introduction à l’aluminium 5083

Aluminium 5083 est un alliage aluminium-magnésium-manganèse non traitable thermiquement, reconnu pour sa résistance exceptionnelle à la corrosion, sa haute résistance à l’état recuit et ses excellentes performances en environnements extrêmes. Sa résistance supérieure à l’eau de mer et aux produits chimiques industriels le rend idéal pour les applications marines et du secteur du transport.

Cet alliage offre de bonnes performances en usinage CNC pour les composants structurels lourds, les réservoirs de carburant, les pièces de construction navale et les cuves cryogéniques. Avec une soudabilité fiable et une usinabilité modérée, l’aluminium 5083 constitue un choix optimal pour les composants exigeant résistance, protection anticorrosion et stabilité à long terme.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques de l’aluminium 5083

Composition chimique (typique)

Élément	Plage de composition (% masse)	Rôle clé
Aluminium (Al)	Balance	Métal de base apportant légèreté et résistance à la corrosion
Magnésium (Mg)	4,0–4,9	Principal élément de renforcement et de résistance à la corrosion
Manganèse (Mn)	0,4–1,0	Améliore la ténacité et les performances en fatigue
Chrome (Cr)	0,05–0,25	Améliore la résistance à la corrosion et la tenue sous contrainte
Fer (Fe)	≤0,40	Élément résiduel
Silicium (Si)	≤0,40	Élément résiduel
Cuivre (Cu)	≤0,10	Une faible teneur préserve la résistance à la corrosion
Zinc (Zn)	≤0,25	Élément résiduel
Titane (Ti)	≤0,15	Affinage du grain

Propriétés physiques

Propriété	Valeur (typique)	Norme / condition d’essai
Densité	2,66 g/cm³	ASTM B311
Point de fusion	570–640 °C	ASTM E299
Conductivité thermique	121 W/m·K à 25 °C	ASTM E1952
Conductivité électrique	28 % IACS à 20 °C	ASTM B193
Coefficient de dilatation	25,1 µm/m·°C	ASTM E228
Capacité calorifique spécifique	900 J/kg·K	ASTM E1269
Module d’élasticité	72,5 GPa	ASTM E111

Propriétés mécaniques (état H116 / O)

Propriété	Valeur (typique)	Norme d’essai
Résistance à la traction	305–340 MPa (H116)	ASTM E8/E8M
Limite d’élasticité (0,2 %)	215–240 MPa (H116)	ASTM E8/E8M
Allongement	≥12 % (H116), ≥18 % (O)	ASTM E8/E8M
Dureté	80 HB (H116)	ASTM E10
Résistance à la fatigue	115 MPa	ASTM E466
Résistance aux chocs	Excellente	ASTM E23

Caractéristiques clés de l’aluminium 5083

Résistance remarquable à la corrosion : Ses excellentes performances en eau de mer, brouillard salin et environnements chimiques font du 5083 un alliage de référence pour les applications marines, de défense et de réservoirs. Il ne présente pas de fissuration par corrosion sous contrainte dans les environnements à forte teneur en chlorures.

Haute résistance à l’état non traité thermiquement : Atteint 340 MPa de résistance à la traction sans traitement thermique — idéal pour les structures soudées et les réservoirs cryogéniques où la déformation thermique doit être évitée.

Excellente soudabilité : Compatible avec le soudage MIG et TIG, avec une réduction minimale de la résistance dans la zone affectée thermiquement (ZAT/HAZ). Les métaux d’apport 5183 ou 5356 sont couramment utilisés pour assurer l’intégrité structurelle.

Usinabilité modérée : L’indice d’usinabilité est d’environ 55 % de celui du laiton à usinage facile. Une géométrie d’outil adaptée et de bonnes techniques d’évacuation des copeaux permettent d’atteindre des tolérances de ±0,01 mm et une rugosité Ra ≤1,6 µm sur les pièces finies.

Ténacité cryogénique et stabilité dimensionnelle : Conserve de bonnes performances à des températures négatives, ce qui le rend adapté au transport de GNL et aux applications de stockage à froid dans l’aérospatial.

Défis et solutions d’usinage CNC pour l’aluminium 5083

Défis d’usinage

Formation de bourrelet rapporté : Adhérence à l’outil lors de l’usinage à faible vitesse.
Dureté plus faible : Entraîne une usure des outils et du grippage de surface sans préparation adéquate de l’arête de coupe.
Sensibilité à la déformation après soudage : Nécessite un bridage plan et un outillage stable afin de maintenir la précision dimensionnelle après soudage.

Stratégies d’usinage optimisées

Sélection des outils

Paramètre	Recommandation	Justification
Matériau de l’outil	Carbure non revêtu ou carbure revêtu TiB₂	Contrôle le bourrelet rapporté et l’usure de l’arête
Géométrie	Dépouille positive, larges goujures à copeaux	Améliore l’écoulement des copeaux et réduit les efforts de coupe
Vitesse de coupe	150–300 m/min	Équilibre l’échauffement et l’état de surface
Avance	0,10–0,30 mm/tr	Évite les vibrations et garantit l’état de surface
Lubrifiant / refroidissement	Arrosage abondant à haut débit	Refroidit la zone de coupe et évacue les copeaux

Paramètres de coupe de l’aluminium 5083 (conformité ISO 513)

Opération	Vitesse (m/min)	Avance (mm/tr)	Profondeur de passe (mm)	Pression du lubrifiant (bar)
Ébauche	150–220	0,15–0,30	2,0–4,0	20–30 (arrosage)
Finition	220–300	0,05–0,15	0,2–1,0	30–50 (arrosage)

Traitement de surface pour les pièces CNC en aluminium 5083

Anodisation: L’anodisation de type II offre une protection anticorrosion avec une épaisseur d’oxyde de 5–25 µm. Le type III (anodisation dure) améliore la résistance à l’usure jusqu’à 50 µm d’oxyde ; toutefois, en raison de la forte teneur en magnésium, l’uniformité de la couleur peut varier.
Revêtement par poudre: Un revêtement de 60–120 µm améliore la résistance aux UV, à l’abrasion et aux produits chimiques corrosifs. Appliqué électrostatiquement et polymérisé à ~200 °C.
Électropolissage: Permet d’obtenir une finition inférieure à Ra 0,2 µm, améliorant la propreté des pièces et la durée de vie en fatigue pour les usages en salle blanche ou en aérospatial.
Passivation: Appliquée avant revêtement ou scellement afin d’éliminer les contaminants et d’améliorer la stabilité de l’oxyde.
Brossage: Surfaces Ra 0,8–1,6 µm pour les finitions architecturales, les étiquettes ou les panneaux décoratifs.
Revêtement Alodine: Conversion au chromate selon MIL-DTL-5541F, ajoutant une protection anticorrosion tout en conservant la conductivité, pour les applications marines et électroniques.
Revêtement UV: Vernis transparents de 5–15 µm améliorant la résistance aux rayures et aux produits chimiques sur les composants très visibles.
Vernissage: Films transparents de 10–30 µm protégeant la signalétique et les panneaux de commande contre la corrosion et l’usure due aux manipulations.