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Aluminium 6061

L’aluminium 6061 est un alliage traitable thermiquement offrant une excellente résistance mécanique, une très bonne usinabilité et une forte résistance à la corrosion, idéal pour les pièces usinées CNC en aéronautique, marine et structures.

Introduction à l’aluminium 6061

Aluminium 6061 est un alliage d’aluminium corroyé polyvalent, traitable thermiquement, offrant une excellente résistance à la corrosion, une bonne résistance mécanique et une soudabilité remarquable. Sa composition équilibrée en fait l’alliage d’aluminium le plus largement utilisé pour les applications d’usinage CNC nécessitant une durabilité légère et une résistance modérée à élevée.

L’aluminium 6061 convient parfaitement à la fabrication de pièces en aluminium usinées CNC de précision, avec des tolérances serrées, un excellent état de surface et une précision dimensionnelle constante. Grâce à son usinabilité et à sa formabilité, les composants en aluminium 6061 sont largement utilisés dans les secteurs automobile, aéronautique, électronique grand public, marin et structurel.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques de l’aluminium 6061

Composition chimique (typique)

Élément	Plage de composition (wt.%)	Rôle clé
Aluminium (Al)	Équilibre	Élément de base, léger et résistant à la corrosion
Magnésium (Mg)	0.8–1.2	Augmente la résistance et le taux d’écrouissage
Silicium (Si)	0.4–0.8	Améliore la résistance et la tenue à l’usure
Fer (Fe)	≤0.7	Élément résiduel
Cuivre (Cu)	0.15–0.4	Augmente la dureté et la résistance à la fatigue
Chrome (Cr)	0.04–0.35	Améliore la résistance à la corrosion et la ténacité
Zinc (Zn)	≤0.25	Élément résiduel
Titane (Ti)	≤0.15	Affinant de grain

Propriétés physiques

Propriété	Valeur (typique)	Norme/condition d’essai
Densité	2.70 g/cm³	ASTM B311
Point de fusion	582–652°C	ASTM E299
Conductivité thermique	167 W/m·K à 25°C	ASTM E1952
Conductivité électrique	43% IACS à 20°C	ASTM B193
Coefficient de dilatation	23.6 µm/m·°C	ASTM E228
Capacité calorifique spécifique	896 J/kg·K	ASTM E1269
Module d’élasticité	68.9 GPa	ASTM E111

Propriétés mécaniques (état T6)

Propriété	Valeur (typique)	Norme d’essai
Résistance à la traction	290–310 MPa	ASTM E8/E8M
Limite d’élasticité (0,2%)	240–276 MPa	ASTM E8/E8M
Allongement	≥12%	ASTM E8/E8M
Dureté	95 HB	ASTM E10
Résistance à la fatigue	96 MPa (500 MPa max)	ASTM E466
Résistance aux chocs	Modérée	ASTM E23

Caractéristiques clés de l’aluminium 6061

Excellente usinabilité : L’aluminium 6061 à l’état T6 atteint une note d’usinabilité de 90% par rapport au laiton à usinage libre (C36000 = 100%). Il accepte des avances jusqu’à 0,3 mm/tr et des vitesses de coupe dépassant 500 m/min avec des outils carbure, en conditions à sec ou avec brouillard d’arrosage.

Résistance à la corrosion : Le 6061 forme une couche superficielle dense d’oxyde d’aluminium (Al₂O₃), offrant une excellente résistance à la corrosion atmosphérique et à l’eau salée. Lorsqu’il est anodisé, il réussit l’essai au brouillard salin ASTM B117 de 1000 heures sans piqûres significatives.

Soudabilité et récupération de la résistance après soudage : Compatible avec les procédés MIG et TIG (alliages d’apport AWS A5.10 ER4045 ou ER5356). Les pièces 6061-T6 traitées thermiquement récupèrent jusqu’à 80% de la limite d’élasticité d’origine après un traitement thermique post-soudage à 160–190°C pendant 8–10 heures.

Rapport résistance/poids élevé : Avec une densité de 2,70 g/cm³ et une résistance à la traction d’environ 310 MPa en T6, le 6061 offre une résistance spécifique d’environ 115 kNm/kg, ce qui en fait un alliage structurel privilégié pour les profilés et cadres de qualité aérospatiale.

Stabilité dimensionnelle : Les faibles contraintes résiduelles et la forte conductivité thermique (167 W/m·K) limitent la déformation lors de l’usinage grande vitesse et des variations de température, permettant des tolérances de ±0,005 mm dans des applications CNC de précision.

Conformité aux normes internationales : Le 6061 respecte ou dépasse des spécifications internationales telles que ASTM B209 (tôle), B221 (profilé) et ISO 6361-2, garantissant la fiabilité du matériau pour les chaînes d’approvisionnement industrielles mondiales.

Défis et solutions d’usinage CNC pour l’aluminium 6061

Défis d’usinage

Arête rapportée (BUE) : Le matériau peut adhérer à l’outil de coupe à faible vitesse, dégradant l’état de surface.
Dilatation thermique : Le coefficient élevé peut affecter la stabilité dimensionnelle des composants de précision.
Contrôle des copeaux : Des copeaux longs et continus peuvent gêner les processus automatisés ou les micro-détails.

Stratégies d’usinage optimisées

Sélection des outils

Paramètre	Recommandation	Justification
Matériau de l’outil	Carbure non revêtu ou revêtu TiB₂	Réduit l’arête rapportée (BUE) et prolonge la durée de vie de l’outil
Géométrie	Grand angle de coupe, goujure polie	Améliore l’évacuation des copeaux et réduit le frottement
Vitesse de coupe	250–600 m/min	Optimisée pour un état de surface propre
Avance	0.10–0.30 mm/tr	Maintient une bonne durée de vie d’outil et une épaisseur de copeau stable
Arrosage	Brouillard ou arrosage abondant	Contrôle la chaleur et évacue les copeaux

Paramètres de coupe de l’aluminium 6061 (conformité ISO 513)

Opération	Vitesse (m/min)	Avance (mm/tr)	Profondeur de passe (mm)	Pression d’arrosage (bar)
Ébauche	250–350	0.15–0.30	2.0–5.0	20–30 (abondant)
Finition	400–600	0.05–0.15	0.2–1.0	30–50 (brouillard/abondant)

Traitements de surface pour les pièces CNC en aluminium 6061

Anodisation : Améliore la résistance à la corrosion et à l’usure tout en offrant des finitions esthétiques en plusieurs couleurs. L’anodisation dure augmente la dureté de surface jusqu’à 400 HV.
Thermolaquage : Ajoute un film protecteur épais et durable (généralement 60–100 µm) avec une excellente résistance aux UV et aux produits chimiques.
Électropolissage : Produit des surfaces ultra-lisses et résistantes à la corrosion avec des valeurs de Ra ≤0,2 µm, idéales pour les composants médicaux et salles blanches.
Passivation : Élimine les contaminants incrustés et restaure la couche d’oxyde, améliorant la résistance à la corrosion des assemblages en aluminium de précision.
Brossage : Crée des finitions mates ou satinées (Ra ~0,8–1,6 µm) pour des applications décoratives et fonctionnelles.
Revêtement Alodine : Fournit une protection anticorrosion conductrice électriquement sans modifier les dimensions de la pièce — largement utilisé dans l’aéronautique et l’électronique.
Revêtement UV : Finition protectrice à durcissement rapide offrant une grande clarté, une résistance aux rayures et une étanchéité de surface pour des pièces en aluminium de qualité cosmétique.
Vernis : Améliore l’apparence avec une couche brillante ou mate, tout en protégeant les surfaces en aluminium des traces de doigts et de l’usure environnementale.

Applications industrielles de l’aluminium 6061

Aéronautique : Raccords d’aéronefs, équerres structurelles et boîtiers de qualité aérospatiale.

Automobile : Supports moteur, composants de suspension, éléments de châssis.

Marine : Quincaillerie résistante à l’eau salée, cadres structurels et équipements de coque utilisés dans des systèmes côtiers et offshore.

Produits de consommation : Boîtiers, panneaux et carters sur mesure nécessitant une bonne esthétique et une rigidité adaptée aux appareils et à l’électronique.

Équipements industriels : Montages, plaques d’outillage, cadres et enceintes hautes performances utilisés dans l’automatisation et les systèmes de production.