Aluminium 7050
Introduction à l’aluminium 7050
Aluminium 7050 est un alliage d’aluminium de la série 7xxx, à haute résistance et traitable thermiquement, développé pour l’aéronautique et les applications structurelles exigeant une résistance supérieure, une excellente résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) et une grande ténacité. Avec le zinc comme principal élément d’alliage, le 7050 offre des niveaux de résistance comparables au 7075, mais avec une meilleure résistance à la corrosion et de meilleures performances dans les pièces de forte épaisseur.
L’aluminium 7050 est largement utilisé en usinage CNC pour des composants critiques aéronautiques, militaires et structurels haute performance, fonctionnant sous fortes contraintes, fatigue et exposition environnementale.
Propriétés chimiques, physiques et mécaniques de l’aluminium 7050
Composition chimique (typique)
Élément | Plage de composition (wt.%) | Rôle clé |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Équilibre | Métal de base offrant légèreté et résistance à la corrosion |
Zinc (Zn) | 5,7–6,7 | Principal élément augmentant la résistance par durcissement par précipitation |
Magnésium (Mg) | 1,9–2,6 | Augmente la résistance et améliore la résistance à la corrosion |
Cuivre (Cu) | 2,0–2,6 | Améliore l’aptitude au durcissement et la résistance à la fatigue |
Zirconium (Zr) | 0,08–0,15 | Affine la structure des grains et améliore la ténacité |
Fer (Fe) | ≤0,15 | Élément résiduel |
Silicium (Si) | ≤0,12 | Élément résiduel |
Autres | ≤0,15 (total) | Résiduels maintenus pour la constance |
Propriétés physiques
Propriété | Valeur (typique) | Norme / condition d’essai |
|---|---|---|
Densité | 2,85 g/cm³ | ASTM B311 |
Plage de fusion | 475–635°C | ASTM E299 |
Conductivité thermique | 130 W/m·K à 25°C | ASTM E1952 |
Conductivité électrique | 38% IACS à 20°C | ASTM B193 |
Coefficient de dilatation | 23,5 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacité calorifique spécifique | 870 J/kg·K | ASTM E1269 |
Module d’élasticité | 71 GPa | ASTM E111 |
Propriétés mécaniques (état T7451)
Propriété | Valeur (typique) | Norme d’essai |
|---|---|---|
Résistance à la traction | 510–570 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite d’élasticité (0,2%) | 430–480 MPa | ASTM E8/E8M |
Allongement | ≥10% | ASTM E8/E8M |
Dureté | 150–170 HB | ASTM E10 |
Résistance à la fatigue | 200–240 MPa | ASTM E466 |
Ténacité à la rupture (K_IC) | Jusqu’à 40 MPa√m | ASTM E399 |
Caractéristiques clés de l’aluminium 7050
Rapport résistance/poids exceptionnel : offre une résistance mécanique élevée tout en conservant une faible densité, ce qui le rend idéal pour les cadres aéronautiques, les nervures de fuselage et les cloisons.
Résistance supérieure à la corrosion : par rapport au 7075, le 7050 présente une meilleure résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) et à la corrosion exfoliante, en particulier dans les sections épaisses.
Haute ténacité à la rupture : le 7050-T7451 offre une excellente tolérance aux dommages, ce qui le rend adapté aux composants soumis à la fatigue sous chargements cycliques.
Excellente usinabilité en état T7451 : bien que plus dur que le 6061, le 7050 s’usine très bien avec des outils adaptés et permet d’obtenir des pièces aéronautiques à tolérances serrées.
Mauvaise soudabilité, mais excellent pour l’assemblage mécanique : le soudage par fusion est déconseillé en raison de sa teneur élevée en zinc et en cuivre. Les méthodes d’assemblage privilégiées incluent les fixations mécaniques et les assemblages boulonnés.
Défis et solutions d’usinage CNC pour l’aluminium 7050
Défis d’usinage
Haute résistance = usure accrue des outils : les outils carbure peuvent se dégrader rapidement avec des avances agressives.
Risque d’écrouissage : des passes inadaptées peuvent provoquer un retour élastique et des contraintes près des arêtes.
Problèmes de contrôle des copeaux : des copeaux longs peuvent nuire à l’intégrité de surface et perturber les trajectoires d’outil.
Stratégies d’usinage optimisées
Sélection des outils
Paramètre | Recommandation | Justification |
|---|---|---|
Matériau de l’outil | Outils carbure revêtus TiAlN ou TiCN | Gère la chaleur et minimise l’usure |
Géométrie | Angle de coupe positif, plaquettes brise-copeaux | Améliore l’évacuation des copeaux et la régularité de coupe |
Vitesse de coupe | 100–250 m/min | Équilibre la durée de vie de l’outil et la dureté du matériau |
Avance | 0,08–0,25 mm/tr | Permet des finitions fines sans compromettre la précision |
Arrosage | Arrosage haute pression (≥30 bar) | Dissipe la chaleur et réduit l’usure des outils |
Paramètres de coupe de l’aluminium 7050 (conformité ISO 513)
Opération | Vitesse (m/min) | Avance (mm/tr) | Profondeur de passe (mm) | Pression du lubrifiant (bar) |
|---|---|---|---|---|
Ébauche | 100–150 | 0,20–0,25 | 2,0–3,5 | 30–50 (arrosage) |
Finition | 180–250 | 0,08–0,15 | 0,2–1,0 | 50–70 (arrosage) |
Traitement de surface pour les pièces CNC en aluminium 7050
Anodisation: offre une protection contre l’usure et la corrosion ; l’anodisation de type II ou l’anodisation dure (25–50 µm) est recommandée après traitement T7451.
Revêtement par poudre: efficace pour l’esthétique et la protection environnementale. Épaisseur de couche 60–100 µm.
Électropolissage: peu courant, mais peut améliorer la durée de vie en fatigue des composants aéronautiques de précision.
Passivation: généralement utilisée avant revêtement pour améliorer la propreté de surface et l’adhérence.
Brossage: permet d’obtenir des finitions satinées régulières (Ra 0,8–1,6 µm) sur les panneaux de commande aéronautiques.
Traitement Alodine: revêtement au chromate conforme MIL-DTL-5541 pour boîtiers avioniques et pièces de niveau défense.
Revêtement UV: ajoute une résistance aux rayures et de la brillance pour les pièces exposées.
Revêtement laqué: préserve la stabilité dimensionnelle et la finition des composants étanches.
Applications industrielles de l’aluminium 7050
Aéronautique et aviation: nervures structurelles, ferrures de train d’atterrissage, cadres de fuselage et composants d’aile nécessitant une résistance à la fatigue.
Défense: boîtiers usinés CNC et interfaces de blindage nécessitant une résistance aux impacts et une haute ténacité à la rupture.
Automobile (sport automobile): supports de suspension, porte-fusées et carters de différentiel à forte contrainte pour véhicules de course et de performance.
Machines industrielles: composants structurels de précision soumis aux vibrations et aux charges répétées.
Robotique et automatisation: bras de robot légers, actionneurs et connecteurs d’articulation soumis à des mouvements cycliques élevés.
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