Aluminium 7055
Introduction à l’aluminium 7055
Aluminium 7055 est un alliage aluminium-zinc à très haute résistance, traitable thermiquement, spécialement conçu pour les applications structurelles aéronautiques. Comptant parmi les alliages d’aluminium les plus résistants disponibles, il offre d’excellentes propriétés en compression, une très bonne ténacité à la rupture et une résistance améliorée à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) — en particulier dans les pièces de forte épaisseur.
L’aluminium 7055 est souvent choisi pour l’usinage CNC de cadres aéronautiques, de structures de fuselage et de composants à forte capacité de charge dans la défense et le transport, lorsque les gains de masse ne doivent pas compromettre les performances structurelles.
Propriétés chimiques, physiques et mécaniques de l’aluminium 7055
Composition chimique (typique)
Élément | Plage de composition (wt.%) | Rôle clé |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Équilibre | Métal de base pour une structure légère et résistante à la corrosion |
Zinc (Zn) | 7,7–8,4 | Élément principal de renforcement par durcissement structural (précipitation) |
Magnésium (Mg) | 1,8–2,3 | Améliore la résistance mécanique et la tenue en fatigue |
Cuivre (Cu) | 2,0–2,6 | Augmente la dureté et améliore la résistance au fluage |
Zirconium (Zr) | 0,08–0,15 | Affine la structure des grains et améliore la résistance à la corrosion |
Chrome (Cr) | ≤0,04 | Contrôle des joints de grains (niveaux traces) |
Silicium (Si) | ≤0,12 | Élément résiduel |
Fer (Fe) | ≤0,15 | Élément résiduel |
Propriétés physiques
Propriété | Valeur (typique) | Norme / condition d’essai |
|---|---|---|
Densité | 2,83 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 | 37% IACS à 20°C | ASTM B193 |
Coefficient de dilatation | 23,2 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacité calorifique spécifique | 870 J/kg·K | ASTM E1269 |
Module d’élasticité | 71 GPa | ASTM E111 |
Propriétés mécaniques (état T7751/T7651)
Propriété | Valeur (typique) | Norme d’essai |
|---|---|---|
Résistance à la traction | 655–700 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite d’élasticité (0,2%) | 620–655 MPa | ASTM E8/E8M |
Allongement | ≥7% | ASTM E8/E8M |
Dureté | 170–190 HB | ASTM E10 |
Résistance à la fatigue | ~240 MPa | ASTM E466 |
Ténacité à la rupture | Élevée | ASTM E399 |
Caractéristiques clés de l’aluminium 7055
Très haute résistance pour la conception aéronautique : l’aluminium 7055 atteint l’une des limites d’élasticité les plus élevées parmi tous les alliages d’aluminium — jusqu’à 655 MPa — idéal pour les structures de fuselage et d’aile sensibles à la masse.
Excellente résistance à la corrosion sous contrainte (ASTM G47) : renforcé par le zirconium et un traitement thermique optimisé, le 7055 offre une très bonne résistance à la SCC dans les fortes épaisseurs, surpassant le 7075-T6 traditionnel.
Grande ténacité à la rupture : une excellente résistance à l’amorçage et à la propagation des fissures sous chargement cyclique en fait un choix idéal pour les assemblages et équerres aéronautiques fortement sollicités et soumis à la fatigue.
Usinabilité modérée (indice 60% vs acier B1212) : bien qu’il soit moins usinable que le 6061 ou le 2024, il peut être usiné avec précision en CNC grâce à des paramètres optimisés et une bonne évacuation des copeaux.
Traitables thermiquement et stable dimensionnellement : l’aluminium 7055 est couramment fourni aux états T7751 ou T7651, combinant une très haute résistance et de faibles contraintes résiduelles — adapté à l’usinage CNC de précision.
Défis et solutions d’usinage CNC pour l’aluminium 7055
Défis d’usinage
Haute résistance → usure d’outil élevée : dégradation accélérée des outils sans outillage ou refroidissement optimisés.
Adhérence des copeaux et arête rapportée : surtout à température élevée en usinage à sec ou avec un refroidissement insuffisant.
Fragilité dans les petites caractéristiques : des précautions sont nécessaires pour éviter le broutage ou la microfissuration dans les zones à parois minces.
Stratégies d’usinage optimisées
Sélection des outils
Paramètre | Recommandation | Justification |
|---|---|---|
Matériau de l’outil | Outils carbure revêtus TiAlN ou outils PCD | Résistance à la chaleur et à l’usure pour des coupes à sec à grande vitesse |
Géométrie | Fort angle de coupe, brise-copeaux positif | Réduit les efforts de coupe et l’adhérence des copeaux |
Vitesse de coupe | 120–220 m/min | Équilibre la productivité et la durée de vie des outils |
Avance | 0,10–0,25 mm/tr | Évite l’écrouissage ou la flexion |
Arrosage | Arrosage abondant ou haute pression à travers la broche | Réduit la charge thermique et améliore l’évacuation des copeaux |
Paramètres de coupe de l’aluminium 7055 (conformité ISO 513)
Opération | Vitesse (m/min) | Avance (mm/tr) | Profondeur de passe (mm) | Pression du lubrifiant (bar) |
|---|---|---|---|---|
Ébauche | 120–160 | 0,20–0,25 | 2,0–3,0 | 30–50 (arrosage) |
Finition | 180–220 | 0,05–0,10 | 0,5–1,0 | 50–70 (arrosage/brouillard) |
Traitements de surface pour les pièces CNC en aluminium 7055
Anodisation: l’anodisation de type II améliore la résistance à l’oxydation et la qualité de finition ; l’anodisation dure améliore la résistance à l’usure jusqu’à 50 µm.
Revêtement par poudre: ajoute une protection externe robuste pour les capots aéronautiques et l’électronique grand public.
Électropolissage: améliore la résistance à la fatigue et la résistance à la fissuration sous contrainte des supports aéronautiques.
Passivation: généralement utilisée avant anodisation pour garantir la propreté de la surface.
Brossage: appliqué aux panneaux visibles et pièces de finition aéronautiques avec Ra 1,0–1,6 µm.
Traitement Alodine: offre une protection conductrice et conforme MIL-DTL-5541 pour les pièces électroniques aéronautiques.
Revêtement UV: améliore la tenue des couleurs et la brillance de surface pour les boîtiers de commande ou capots d’accès.
Revêtement laqué: utilisé sur des garnitures décoratives de grade aéronautique avec des tolérances précises.
Applications industrielles de l’aluminium 7055
Aéronautique et aviation: nervures d’aile, longerons, cadres de fuselage, cloisons pressurisées et rails de siège nécessitant des performances maximales résistance/masse.
Défense: plaques blindées légères, cadres de drones (UAV), structures de missiles et supports nécessitant une résistance aux chocs supérieure et une précision dimensionnelle.
Transport (rail/fret aérien): structures de wagons fortement chargées, conteneurs de fret aéronautique et châssis de transport.
Robotique haute performance: bras structurels et liaisons à très haute résistance pour plateformes robotiques mobiles et prêtes au vol.
Ingénierie motorsport: éléments critiques porteurs incluant nœuds d’arceau, composants de suspension et boîtiers de commande.
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