Aluminium 7075
Introduction à l’aluminium 7075
Aluminium 7075 est un alliage d’aluminium à très haute résistance, traitable thermiquement, offrant d’excellentes performances mécaniques et une forte résistance à la fatigue, en particulier dans les secteurs de l’aéronautique et de l’automobile. Réputé pour son excellent rapport résistance/poids, le 7075 surpasse la plupart des autres nuances d’aluminium dans les applications structurelles exigeant une durabilité sous chargements dynamiques.
Grâce à sa bonne usinabilité et à sa dureté élevée aux états T6 et T73, l’aluminium 7075 est idéal pour l’usinage CNC de pièces hautes performances telles que l’outillage, les châssis, les composants de suspension et les équipements de grade militaire.
Propriétés chimiques, physiques et mécaniques de l’aluminium 7075
Composition chimique (typique)
Élément | Plage de composition (wt.%) | Rôle clé |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Équilibre | Base légère avec résistance à la corrosion |
Zinc (Zn) | 5.1–6.1 | Principal élément de durcissement par précipitation |
Magnésium (Mg) | 2.1–2.9 | Augmente la résistance et la dureté |
Cuivre (Cu) | 1.2–2.0 | Augmente la dureté et la résistance à l’usure |
Chrome (Cr) | 0.18–0.28 | Améliore la résistance à la corrosion et la ténacité |
Fer (Fe) | ≤0.50 | Élément résiduel |
Silicium (Si) | ≤0.40 | Élément résiduel |
Manganèse (Mn) | ≤0.30 | Élément résiduel |
Titane (Ti) | ≤0.20 | Élément d’affinage du grain |
Propriétés physiques
Propriété | Valeur (typique) | Norme/condition d’essai |
|---|---|---|
Densité | 2.81 g/cm³ | ASTM B311 |
Point de fusion | 477–635°C | ASTM E299 |
Conductivité thermique | 130 W/m·K à 25°C | ASTM E1952 |
Conductivité électrique | 33% IACS à 20°C | ASTM B193 |
Coefficient de dilatation | 21.2 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacité calorifique spécifique | 960 J/kg·K | ASTM E1269 |
Module d’élasticité | 71.7 GPa | ASTM E111 |
Propriétés mécaniques (états T6/T73)
Propriété | Valeur (typique) | Norme d’essai |
|---|---|---|
Résistance à la traction | 510–570 MPa (T6) | ASTM E8/E8M |
Limite d’élasticité (0,2%) | 430–505 MPa (T6) | ASTM E8/E8M |
Allongement | ≥7% (T6), ≥11% (T73) | ASTM E8/E8M |
Dureté | 150–175 HB | ASTM E10 |
Résistance à la fatigue | 160 MPa (T6) | ASTM E466 |
Résistance aux chocs | Élevée (T73) | ASTM E23 |
Caractéristiques clés de l’aluminium 7075
Rapport résistance/poids élevé : L’aluminium 7075 offre l’une des plus fortes résistances à la traction parmi les alliages d’aluminium, permettant un gain de masse sans compromettre la capacité portante. Il est idéal pour les éléments structuraux aéronautiques et les assemblages mobiles à grande vitesse.
Excellente résistance à la fatigue : En particulier à l’état T6, le 7075 est conçu pour limiter la propagation des fissures sous contraintes répétées — ce qui le rend adapté aux ailes, boîtes de transmission et pièces mécaniques à haut nombre de cycles.
Résistance à la corrosion modérée : Bien qu’il soit moins résistant à la corrosion que le 6061 ou le 6063, le 7075 répond bien à l’anodisation ou au revêtement Alodine pour une protection supplémentaire en environnements marins ou humides.
Stabilité dimensionnelle et résistance à l’usure : Sa dureté et sa résistance réduisent la flexion et l’usure des outils, permettant de maintenir des tolérances de ±0,005 mm sur des pièces usinées CNC, avec une distorsion minimale lors des cycles thermiques.
Faible formabilité mais excellente usinabilité : Bien qu’il ne soit pas idéal pour le cintrage ou le formage profond, le 7075 s’usine proprement et rapidement avec des outils carbure, permettant une production efficace de pièces de haute précision.
Défis et solutions d’usinage CNC pour l’aluminium 7075
Défis d’usinage
Dureté élevée : Accélère l’usure des outils par rapport aux alliages d’aluminium plus tendres.
Écrouissage : Nécessite une coupe régulière pour éviter des zones localement durcies.
Sensibilité thermique : Génère rapidement de la chaleur, ce qui impose un refroidissement adapté lors des passes profondes.
Stratégies d’usinage optimisées
Sélection des outils
Paramètre | Recommandation | Justification |
|---|---|---|
Matériau de l’outil | Carbure micrograin ou carbure revêtu | Résiste à l’usure de l’arête et conserve le tranchant |
Géométrie | Angle de coupe neutre à positif | Équilibre rigidité et évacuation des copeaux |
Vitesse de coupe | 150–250 m/min (T6) | Limite la surchauffe et la dégradation de l’outil |
Avance | 0.08–0.20 mm/tr | Maintient l’épaisseur de copeau et prolonge la durée de vie de l’outil |
Arrosage | Arrosage abondant haute pression ou brouillard | Réduit la déformation thermique et garantit une finition propre |
Paramètres de coupe de l’aluminium 7075 (conformité ISO 513)
Opération | Vitesse (m/min) | Avance (mm/tr) | Profondeur de passe (mm) | Pression d’arrosage (bar) |
|---|---|---|---|---|
Ébauche | 150–200 | 0.15–0.20 | 2.0–4.0 | 30–50 (abondant) |
Finition | 200–250 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | 50–80 (brouillard/abondant) |
Traitements de surface pour les pièces CNC en aluminium 7075
Anodisation: L’anodisation type II et l’anodisation dure améliorent la résistance à la corrosion et la dureté de surface, bien que l’uniformité de la couleur puisse varier.
Thermolaquage: Ajoute une couche protectrice résistante aux impacts, avec une bonne stabilité chimique pour les pièces extérieures ou durcies.
Électropolissage: Améliore l’apparence et la protection contre la corrosion pour les équipements aéronautiques critiques.
Passivation: Réduit les contaminants résiduels et restaure l’intégrité de l’oxyde après usinage.
Brossage: Fournit des finitions mates ou satinées, idéales pour les composants fréquemment manipulés et les surfaces visibles.
Revêtement Alodine: Offre une finition conductrice et anticorrosion sans impact dimensionnel. Il est largement utilisé dans l’aviation.
Revêtement UV: Couche transparente à polymérisation rapide pour la résistance chimique et la durabilité de finition dans l’électronique grand public.
Vernis: Protège et améliore l’aspect des surfaces en aluminium usiné dans l’outillage, l’optique et les carters mécaniques.
Applications industrielles de l’aluminium 7075
Aéronautique: Cadres de fuselage, trains d’atterrissage, supports et actionneurs nécessitant une grande résistance et de hautes performances en fatigue.
Défense: Pièces structurelles et composants d’équipements exigeant dureté et rigidité.
Automobile: Bras de suspension pour compétition, moyeux de roue, systèmes de liaisons hautes performances et supports structurels.
Robotique: Bras robotiques hautes performances, châssis de drones et boîtiers structurels soumis aux mouvements et aux vibrations.
Outillage & moules: Gabarits de précision, matrices et plaques de moules nécessitant résistance à l’usure, tolérances serrées et précision dimensionnelle.
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