Vous êtes-vous déjà demandé ce qui rend les pièces du moteur de votre voiture si durables et si efficaces ? Cet article dévoile les secrets du moulage des alliages d'aluminium, les champions méconnus de l'ingénierie automobile. Découvrez comment ces alliages, avec leurs propriétés et classifications uniques, façonnent l'avenir de la fabrication et des performances des véhicules. Préparez-vous à explorer le monde fascinant des alliages d'aluminium !
Les alliages d'aluminium qui peuvent être obtenus directement par des procédés de moulage des métaux, les moulages d'alliages d'aluminium. La teneur en éléments d'alliage de ces alliages est généralement plus élevée que celle des alliages d'aluminium corroyés correspondants.
Les alliages d'aluminium coulés ont le même système d'alliage que les alliages d'aluminium corroyés, avec les mêmes mécanismes de renforcement (à l'exception de l'écrouissage). Leur principale différence réside dans le fait que la teneur maximale de l'élément d'alliage silicium dans les alliages d'aluminium de fonderie dépasse celle de la plupart des alliages d'aluminium de corroyage.
En plus de contenir des éléments de renforcement, les alliages d'aluminium de fonderie doivent également contenir une quantité suffisante d'éléments eutectiques (généralement du silicium) pour donner à l'alliage une fluidité considérable, facilitant le remplissage des fentes de retrait au cours de la coulée. Les alliages d'aluminium de fonderie sont largement utilisés dans l'industrie automobile, notamment pour les culasses de moteur, les collecteurs d'admission, les pistons, les moyeux et les boîtiers de direction assistée.
Ils sont divisés en quatre catégories en fonction des principaux éléments autres que l'aluminium qui entrent dans leur composition : le silicium, le cuivre, le magnésium et le zinc.
1. Alliages aluminium-silicium
Les alliages aluminium-silicium, également connus sous le nom de "silumin" ou d'"alliages d'aluminium hypereutectiques", sont réputés pour leurs caractéristiques de moulage exceptionnelles, leur résistance à l'usure et leur faible coefficient de dilatation thermique. Ces alliages, qui contiennent de 10% à 25% de silicium, représentent la catégorie la plus polyvalente et la plus largement utilisée parmi les alliages d'aluminium coulés.
La teneur en silicium influence considérablement les propriétés de l'alliage. Les compositions eutectiques (environ 12,6% Si) offrent une fluidité et des propriétés de coulée optimales, tandis que les compositions hypereutectiques (>12,6% Si) offrent une meilleure résistance à l'usure et une dilatation thermique réduite. L'ajout de 0,2% à 0,6% de magnésium crée des alliages Al-Si-Mg qui répondent bien au traitement thermique, améliorant la résistance et la dureté grâce au durcissement par précipitation.
Ces alliages trouvent de nombreuses applications dans les composants structurels tels que les blocs moteurs, les culasses, les boîtiers de transmission et les pièces moulées complexes à parois minces. L'ajout de cuivre (généralement 1-4%) et de magnésium peut encore améliorer les propriétés mécaniques, la résistance à la chaleur et l'usinabilité. Les alliages Al-Si-Cu-Mg sont donc particulièrement adaptés aux composants automobiles de haute performance tels que les pistons, pour lesquels la stabilité thermique et la résistance à l'usure sont cruciales.
Les développements récents dans le domaine des alliages Al-Si sont les suivants :
2. Alliage aluminium-cuivre
Les alliages aluminium-cuivre contenant 4,5% à 5,3% de cuivre présentent des caractéristiques de renforcement optimales. L'ajout stratégique de manganèse et de titane peut améliorer de manière significative la résistance à température ambiante et à haute température, ainsi que les performances de coulée. Ces alliages atteignent généralement des résistances ultimes à la traction comprises entre 300 et 350 MPa après traitement thermique. La présence de cuivre favorise la formation de précipités d'Al2Cu pendant le durcissement par vieillissement, ce qui contribue aux propriétés mécaniques supérieures de l'alliage.
Ces alliages sont principalement utilisés dans la production de pièces moulées en sable conçues pour résister à des charges dynamiques et statiques importantes tout en conservant des géométries relativement simples. Les applications courantes comprennent les composants de moteurs d'avion, les boîtiers de transmission automobile et les pièces structurelles dans l'industrie aérospatiale. L'excellent rapport résistance/poids et la bonne usinabilité de ces alliages les rendent particulièrement adaptés aux composants nécessitant une grande fiabilité dans des conditions exigeantes.
Il convient de noter que si ces alliages offrent une résistance exceptionnelle, ils peuvent présenter une résistance à la corrosion réduite par rapport à d'autres alliages d'aluminium en raison de leur teneur élevée en cuivre. C'est pourquoi des traitements de surface ou des revêtements protecteurs appropriés sont souvent utilisés pour atténuer cette limitation dans les environnements corrosifs.
3. Alliage d'aluminium et de magnésium
L'alliage de fonderie aluminium-magnésium (Al-Mg) avec une teneur en magnésium de 12% offre un équilibre optimal entre une faible densité (2,55 g/cm³) et une résistance élevée (jusqu'à 355 MPa), ce qui en fait l'un des matériaux structurels légers les plus efficaces. Cette composition maximise l'effet de renforcement en solution solide du magnésium dans l'aluminium. L'alliage présente une excellente résistance à la corrosion dans les environnements atmosphériques et marins grâce à la formation d'une couche d'oxyde protectrice stable. Ses propriétés mécaniques complètes, notamment sa bonne ductilité et sa résistance à la fatigue, associées à une bonne usinabilité à température ambiante, le rendent très polyvalent pour diverses applications.
Dans l'industrie aérospatiale, cet alliage Al-Mg est utilisé pour des composants critiques tels que les boîtiers de radar, les carters de moteur d'avion et les pales d'hélice, où la réduction du poids et la résistance sont primordiales. Son rapport résistance/poids élevé le rend également adapté aux composants des trains d'atterrissage. Dans le secteur maritime, il est privilégié pour les hélices et les pièces structurelles en raison de sa résistance à la corrosion par l'eau de mer. En outre, l'attrait esthétique et la résistance à la corrosion de l'alliage en font un excellent choix pour les applications architecturales et décoratives, y compris les façades et les éléments de décoration intérieure.
Les propriétés de l'alliage peuvent être encore améliorées par des processus de traitement thermique et d'écrouissage, ce qui permet d'obtenir des caractéristiques mécaniques sur mesure pour répondre aux exigences d'applications spécifiques. Les progrès récents dans le domaine de la fabrication additive ont également ouvert de nouvelles possibilités pour les géométries complexes et les pièces personnalisées utilisant cet alliage, élargissant ainsi son potentiel dans divers secteurs de haute performance.
4. Alliage aluminium-zinc
Pour améliorer les propriétés mécaniques, le silicium et le magnésium sont souvent alliés à l'aluminium-zinc, ce qui donne un composite connu sous le nom de "zinc silumin" ou d'alliage Al-Zn-Si-Mg. Cet alliage présente une caractéristique unique d'auto-trempe dans les conditions de coulée, ce qui élimine la nécessité d'un traitement thermique immédiat après la coulée. Les composants tels qu'ils sont coulés présentent une bonne résistance, qui peut être encore améliorée par des processus de traitement thermique de modification tels que le traitement en solution et le vieillissement.
L'un des principaux avantages du zinc siluminé est sa stabilité dimensionnelle après avoir subi un traitement thermique de stabilisation. Ce traitement implique des cycles de chauffage et de refroidissement contrôlés afin de soulager les contraintes internes et de minimiser les déformations au fil du temps. La précision dimensionnelle et la cohérence qui en résultent rendent cet alliage particulièrement adapté aux applications exigeant une grande précision, telles que :
La combinaison d'une bonne coulabilité, de propriétés d'auto-trempe et de stabilité dimensionnelle après traitement thermique fait des alliages d'aluminium-zinc avec ajouts de silicium et de magnésium un choix de matériau polyvalent pour diverses applications industrielles où la résistance, la précision et la fiabilité à long terme sont cruciales.
Les codes d'alliage sont composés des lettres chinoises pinyin "ZL", qui représentent la fonte d'aluminium, suivies de trois chiffres arabes.
Le premier chiffre après "ZL" indique la série d'alliages, les chiffres 1, 2, 3 et 4 désignant respectivement les séries d'alliages aluminium-silicium, aluminium-cuivre, aluminium-magnésium et aluminium-zinc.
Les deuxième et troisième chiffres après "ZL" indiquent le numéro de séquence de l'alliage.
Les alliages de haute qualité sont désignés par un "A" après leur code.
| Types d'alliages | Système Al-Si | Système Al-Cu | Système Al-Mg | Système Al-Zn |
| Désignations des alliages | ZL1XX | ZL2XX | ZL3XX | ZL4XX |
| Code | Titre | Code | Titre |
| S | Moulage au sable | K | Moulage en coquille |
| J | Moulage sous pression | Y | Moulage sous pression |
| R | Moulage à la cire perdue | B | Traitement thermique |
Afin d'obtenir des pièces moulées de précision de haute qualité, de formes et de spécifications variées, les alliages d'aluminium utilisés pour le moulage présentent généralement les caractéristiques suivantes.
1. Bonne fluidité pour le remplissage de rainures et de fentes étroites
2. Point de fusion plus bas que celui des autres métaux, mais peut répondre aux exigences de la plupart des situations.
3. Bonne conductivité thermique, la chaleur de l'aluminium en fusion peut être rapidement transférée au moule, ce qui permet de raccourcir le cycle de coulée.
4. L'hydrogène et les autres gaz nocifs présents dans la matière fondue peuvent être contrôlés efficacement par un traitement.
5. Lors de la coulée d'alliages d'aluminium, il n'y a pas de tendance à la fissuration et à la déchirure dues à la fragilité à chaud.
6. Bonne stabilité chimique, forte résistance à la corrosion
7. Peu sujettes aux défauts de surface, les pièces moulées ont une bonne surface lisse et brillante et peuvent facilement subir un traitement de surface.
8. L'aptitude au traitement des alliages d'aluminium moulés est bonne, ils peuvent être moulés sous pression, dans des moules permanents, des moules en sable vert et en sable sec, des moules de moulage en mousse perdue, et peuvent également être formés par moulage sous vide, moulage à basse et haute pression, moulage par compression, moulage semi-solide, moulage par centrifugation, etc. pour produire des pièces moulées de différentes utilisations, variétés, spécifications et performances.
| Traitement thermique Code de condition | Catégories de conditions de traitement thermique | Caractéristiques |
| F | État à l'état brut | -- |
| T1 | Vieillissement artificiel | Pour les moules en sable humide, les moules métalliques, et en particulier les pièces moulées sous pression, des effets de solution solide partielle sont observés en raison de la vitesse de refroidissement rapide. Le traitement de vieillissement peut augmenter la résistance et la duretéet améliorer l'usinabilité. |
| T2 | Recuit | Éliminer les contraintes générées lors du processus de coulée afin d'améliorer la stabilité dimensionnelle et la plasticité de l'alliage. |
| T4 | Traitement thermique de la solution avec vieillissement naturel | En renforçant la solution par chauffage, isolation et refroidissement rapide, nous pouvons améliorer les propriétés mécaniques des alliages, en particulier leur ductilité et leur résistance à la corrosion à température ambiante. |
| T5 | Traitement thermique en solution avec vieillissement artificiel partiel | Après le traitement en solution, un processus de vieillissement artificiel incomplet est effectué, à des températures plus basses ou sur des durées plus courtes. L'objectif est d'améliorer encore la résistance et la dureté de l'alliage. |
| T6 | Traitement thermique en solution avec vieillissement artificiel complet | La résistance à la traction la plus élevée peut être obtenue, mais au prix d'une ductilité réduite. Le vieillissement s'effectue à des températures élevées ou sur une période prolongée. |
| T7 | Traitement thermique de mise en solution avec traitement de stabilisation | Amélioration de la stabilité structurelle et dimensionnelle des pièces coulées, ainsi que de la résistance à la corrosion de l'alliage. Principalement utilisé pour les composants fonctionnant à des températures élevées, la température du traitement de stabilisation peut s'approcher de la température de travail de la pièce moulée. |
| T8 | Traitement thermique en solution avec traitement d'adoucissement | Après le traitement en solution, on obtient des pièces coulées à haute plasticité et à excellente stabilité dimensionnelle en utilisant des températures supérieures au traitement de stabilisation. |
| T9 | Traitement des cycles froids et chauds | Éliminer totalement stress interne dans les pièces coulées et stabiliser les dimensions. Utilisé pour les pièces moulées de haute précision. |
Le ZL101 est connu pour sa composition simple, sa facilité de fusion et de coulée, ses bonnes performances de coulée, sa bonne étanchéité à l'air et ses performances relativement bonnes en matière de soudage et de découpage, mais ses propriétés mécaniques ne sont pas élevées.
Il convient pour le moulage de diverses pièces à parois minces et de grandes surfaces, formes complexesIl s'agit notamment de boîtiers de pompes, de boîtes d'engrenages, de boîtiers d'instruments (cadres) et de pièces d'appareils ménagers. Il est principalement produit par le moulage en sable et le moulage en métal.
L'ajout d'une petite quantité de Ti au ZL101 affine le grain et renforce la structure de l'alliage, ce qui permet d'obtenir des propriétés globales supérieures à celles du ZL101 et du ZL102, ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion.
Il peut être utilisé comme pièce moulée de haute qualité pour les composants structurels porteurs généraux dans l'ingénierie, ainsi que pour divers composants structurels sur les motocyclettes, les automobiles, les appareils ménagers et les instruments. Son utilisation est actuellement la deuxième après celle du ZL102. Le moulage en sable et le moulage en métal sont couramment utilisés pour la production.
La principale caractéristique de cet alliage est une bonne fluidité, avec d'autres propriétés similaires à celles du ZL101, mais avec une meilleure étanchéité à l'air que le ZL101.
Il peut être utilisé pour couler diverses pièces moulées sous pression à parois minces de forme complexe et des pièces moulées en métal ou en sable à parois minces de faible résistance, de grande surface et de forme complexe. Qu'il s'agisse d'un moulage sous pression ou d'un moulage métal/sable, c'est l'alliage d'aluminium le plus couramment utilisé dans les produits civils.
En raison de son grand nombre de cristaux de travail et de l'ajout de Mn, qui contrebalance les effets nocifs du Fe mélangé au matériau, cet alliage présente de bonnes performances de coulée, une excellente étanchéité à l'air, une résistance à la corrosion et des performances relativement bonnes en matière de soudage et de découpage.
Cependant, sa résistance à la chaleur est médiocre.
Il convient à la production de pièces structurelles dynamiques de forme complexe et de grande taille soumises à de fortes charges, telles que les boîtiers de turbocompresseurs, les culasses, les chemises de cylindres et d'autres pièces. Il est principalement produit par moulage sous pression, mais le moulage en sable et le moulage en métal sont également couramment utilisés.
En raison de l'ajout de Cu et de la réduction de la teneur en Si, les performances de cet alliage en matière de moulage et de soudage sont moins bonnes que celles du ZL104, mais sa résistance à température ambiante et à haute température ainsi que ses performances en matière de coupe sont meilleures que celles du ZL104, avec une plasticité légèrement inférieure et une moins bonne résistance à la corrosion.
Il convient pour les composants structurels dynamiques de forme complexe, de grande taille et fortement sollicités, tels que les boîtiers de turbocompresseurs, les culasses, les chemises de cylindres et d'autres pièces.
Le ZL105A réduit la teneur en Fe, élément impur, du ZL105 et augmente la résistance de l'alliage, ce qui se traduit par de meilleures propriétés mécaniques que le ZL105. Des pièces moulées de haute qualité sont couramment utilisées pour la production.
L'ajout d'une petite quantité de Ti et de Mn, ainsi que l'augmentation de la teneur en Si, améliorent les performances de cet alliage en matière de coulée et de haute température, le rendant meilleur que le ZL105 en termes d'étanchéité à l'air et de résistance à la corrosion.
Il peut être utilisé comme composants structurels pour les charges générales et les pièces qui nécessitent une bonne étanchéité à l'air et fonctionnent à des températures plus élevées. Le moulage en sable et le moulage en métal sont principalement utilisés pour la production.
Le ZL107 présente d'excellentes performances en matière de moulage et d'étanchéité à l'air, de bonnes propriétés mécaniques, des performances moyennes en matière de soudage et de découpage, et une résistance à la corrosion légèrement inférieure.
Il convient à la production d'éléments structurels qui résistent à une dynamique générale ou à un changement d'état. charges statiques et les pièces qui doivent être étanches à l'air. Le moulage en sable est couramment utilisé pour la production.
En raison de sa teneur élevée en Si et de l'ajout de Mg, Cu et Mn, le ZL108 présente d'excellentes performances de coulée, un faible coefficient de dilatation thermique, une bonne résistance à l'usure, une grande solidité et une bonne résistance à la chaleur. Toutefois, sa résistance à la corrosion est légèrement inférieure.
Il convient à la production de pistons pour les moteurs à combustion interne et d'autres pièces nécessitant une résistance à l'usure, ainsi que de pièces nécessitant des dimensions et un volume stables. Il est principalement produit par moulage sous pression et par moulage de métal, mais le moulage en sable peut également être utilisé.
Il s'agit d'un alliage complexe d'Al-Si-Cu-Mg-Ni, avec une teneur accrue en Si et l'ajout de Ni pour assurer d'excellentes performances en matière de moulage et d'étanchéité à l'air, ainsi qu'une résistance à haute température, une meilleure résistance à l'usure et une meilleure résistance à la corrosion. Le coefficient d'expansion linéaire et la densité sont également réduits de manière significative.
Elle convient à la production de pistons pour les moteurs à combustion interne et de pièces qui nécessitent une résistance à l'usure et des dimensions et un volume stables. Le moulage en métal et le moulage en sable sont principalement utilisés pour la production.
Le ZL111 est un alliage complexe auquel ont été ajoutés du Mn et du Ti, ce qui lui confère d'excellentes performances de coulée, une bonne résistance à la corrosion, une bonne étanchéité à l'air et une grande solidité. Ses performances en matière de soudage et de découpage sont moyennes.
Il convient au moulage de pièces structurelles dynamiques de forme complexe et fortement sollicitées (telles que les pièces de moteurs d'avion, les pompes à eau, les pompes à huile, les roues à aubes, etc.) et de pièces nécessitant une bonne étanchéité à l'air et fonctionnant à des températures plus élevées. Le moulage en métal et le moulage en sable sont principalement utilisés pour la production, mais le moulage sous pression peut également être utilisé.
Le ZL114A est un alliage complexe auquel ont été ajoutés du Mn et du Ti, ce qui lui confère d'excellentes performances en matière de moulage, une bonne résistance à la corrosion, une bonne étanchéité à l'air et une grande solidité. Ses performances en matière de soudage et de découpage sont moyennes.
Il convient au moulage de pièces structurelles dynamiques de forme complexe et fortement sollicitées (telles que les pièces de moteurs d'avion, les pompes à eau, les pompes à huile, les roues à aubes, etc.) et de pièces nécessitant une bonne étanchéité à l'air et fonctionnant à des températures plus élevées. Le moulage en métal et le moulage en sable sont principalement utilisés pour la production, mais le moulage sous pression peut également être utilisé.
Le ZL115 a de bonnes performances de coulée et des propriétés mécaniques élevées. Il est principalement utilisé pour les composants structurels d'ingénierie lourds et d'autres pièces telles que les boîtiers de vannes et les roues. Le moulage en sable et le moulage en métal sont principalement utilisés pour la production.
Le ZL116 est un alliage complexe d'Al-Cu-Mg auquel on a retiré le Zn et le Sb du ZL115 et ajouté des traces de Ti et de Be. Le grain de l'alliage est affiné et les effets néfastes des impuretés de Fe sont réduits, ce qui permet d'obtenir de bonnes performances en matière de moulage et d'étanchéité à l'air, ainsi que des propriétés mécaniques élevées.
Elle convient au moulage de composants structurels dynamiques qui résistent à des charges importantes, tels que les pièces des avions et des missiles, ainsi que diverses pièces ayant de bonnes propriétés globales dans les produits civils. Le moulage en sable et le moulage en métal sont principalement utilisés pour la production.
Le ZL117 est un alliage complexe Al-Cu-Mg à structure hypereutectique et à haute teneur en Si de 19-22%, avec l'ajout d'oligo-éléments Mn et d'éléments de terres rares RE. Il présente d'excellentes performances de coulée, une bonne résistance à température ambiante et à haute température, un faible coefficient de dilatation thermique et constitue un matériau résistant à l'usure de haut niveau, composé de nombreuses particules de Si primaires dures réparties sur une matrice molle.
Il convient pour le moulage des pistons de moteurs à combustion interne, des plaquettes de frein et d'autres pièces résistantes à l'usure dont les dimensions et le volume sont stables, ainsi que pour les composants structurels à haute résistance. Le moulage des métaux est principalement utilisé pour la production, mais le moulage en sable peut également être utilisé.
En outre, l'Aviation Industry Corporation of China a également développé trois alliages aluminium-silicium (ZL112Y, ZL113Y et ZL117Y). ZL112Y et ZL113Y sont des alliages de coulée sous pression Al-Si-Cu, tous deux dotés de bonnes performances de coulée, d'étanchéité à l'air et de propriétés mécaniques élevées, convenant aux pièces de coulée qui nécessitent une résistance et des températures de travail élevées et une bonne étanchéité à l'air, ainsi qu'à d'autres pièces résistantes à l'usure telles que les pistons aux dimensions et au volume stables et aux bonnes performances de transfert de chaleur.
Le moulage sous pression est principalement utilisé pour la production, mais le moulage en sable et le moulage en métal peuvent également être utilisés. Contrairement au ZL108, la teneur en Si est réduite et la teneur en Cu, qui améliore le renforcement de la solution solide et le durcissement par précipitation, est augmentée, ce qui permet d'obtenir de meilleures performances à température ambiante et à haute température que le ZL108.
Le ZL201 présente de bonnes propriétés mécaniques à température ambiante et à haute température, une plasticité modérée, des performances moyennes en matière de soudage et de découpage, une mauvaise fluidité avec une tendance à la fissuration à chaud, et une mauvaise résistance à la corrosion.
Il convient au moulage de composants structurels qui travaillent à des températures relativement élevées (200-300℃) ou de pièces qui supportent d'importantes charges dynamiques ou statiques à température ambiante, ainsi que de pièces qui travaillent à basse température (-70℃). Le moulage en sable est principalement utilisé pour la production.
Le ZL201A réduit considérablement la teneur en impuretés Fe et Si par rapport au ZL201, ce qui se traduit par des propriétés mécaniques plus élevées à température ambiante et à haute température. Il présente de bonnes performances en matière de coupe et de soudage, mais de mauvaises performances en matière de coulée.
Il peut être utilisé pour des pièces qui travaillent à 300℃ ou qui supportent d'importantes charges dynamiques ou statiques à température ambiante. Le moulage en sable est principalement utilisé pour la production.
Le ZL202 présente des performances relativement bonnes en matière de coulée, de résistance aux températures élevées, de dureté et de résistance à l'usure, mais une faible résistance à la corrosion.
Il convient pour le moulage de pièces qui travaillent à une température de 250℃ et supportent de faibles charges, telles que les culasses. Le moulage en sable et le moulage en métal sont principalement utilisés pour la production.
Le ZL203 a une teneur en Si plus faible, ce qui se traduit par une fluidité légèrement inférieure, une plus grande tendance à la fissuration à chaud et une moins bonne résistance à la corrosion. Cependant, il présente une bonne résistance à haute température et de bonnes performances en matière de soudage et de découpage.
Il convient au moulage de pièces qui travaillent à une température inférieure à 250℃ et supportent de petites charges ou de pièces qui supportent de grandes charges à température ambiante, telles que les pièces d'instrumentation et les corps de carter. Le moulage au sable et le moulage à basse pression sont principalement utilisés pour la production.
Le ZL204A est un alliage Al-Cu coulé de haute pureté et de haute résistance, avec une bonne plasticité et de bonnes performances en matière de soudage et de découpage, mais de mauvaises performances en matière de coulée.
Il convient pour le moulage de composants structurels qui supportent des charges importantes, tels que les bases et les bras de support. Le moulage en sable et le moulage à basse pression sont principalement utilisés pour la production.
Le ZL205A est actuellement l'alliage d'aluminium le plus solide utilisé dans le monde. Il présente une bonne plasticité et une bonne résistance à la corrosion, d'excellentes performances en matière de coupe et de soudage, mais de piètres performances en matière de moulage.
Il convient au moulage de composants structurels supportant des charges importantes et de certaines pièces présentant de faibles exigences en matière d'étanchéité à l'air. Le moulage en sable, le moulage à basse pression et le moulage en métal peuvent être utilisés.
Le ZL207 présente une résistance très élevée à haute température avec des performances moyennes en matière de coulée, de soudage et de découpage, ainsi qu'une faible résistance à température ambiante.
Il convient au moulage de divers composants structurels qui fonctionnent sous 400℃, tels que les obus de soupapes sur les moteurs d'avion et certains composants résistants à la chaleur dans l'industrie pétrolière. Le moulage au sable et le moulage à basse pression sont principalement utilisés pour la production.
Le ZL209 a une résistance à la traction, une limite d'élasticité et une résistance à haute température plus élevées que le ZL201A, avec de bonnes performances en matière de soudage et de découpage, mais de mauvaises performances en matière de moulage et d'allongement.
Il convient au moulage de divers composants résistants à l'usure et travaillant à des températures plus élevées, tels que les pièces des moteurs à combustion interne. Le moulage en sable est principalement utilisé pour la production.
ZL301 est l'alliage d'aluminium le plus résistant à la corrosion actuellement disponible, avec de bonnes performances de coupe, des performances de soudage relativement bonnes, une résistance élevée, de bonnes performances d'anodisation, mais des caractéristiques complexes. processus de couléeLes produits de l'industrie de l'acier sont souvent difficiles à manipuler et présentent facilement des défauts tels que le relâchement et la fissuration à chaud.
Il convient au moulage de diverses pièces soumises à de fortes charges dans des milieux corrosifs tels que l'eau de mer travaillant à une température de 150℃, comme divers composants dans les navires, les corps de pompe, les roues, les cadres dans l'industrie pétrolière. Le moulage en sable est principalement utilisé pour la production.
Le ZL303 présente une meilleure résistance à haute température que le ZL301, une bonne résistance à la corrosion (légèrement inférieure à celle du ZL301), d'excellentes performances en matière de traitement de coupe, de soudage et de moulage que le ZL301, mais il ne peut pas être traité thermiquement, ce qui se traduit par des propriétés mécaniques nettement inférieures à celles du ZL301.
Il convient pour le moulage de pièces telles que les moteurs d'avion, les missiles, les moteurs à combustion interne, les pompes chimiques, les pompes à huile, les corps de pompes à gaz pétrochimiques, les rotors, les pales qui supportent des charges moyennes dans des milieux corrosifs tels que l'eau de mer, l'industrie chimique et le gaz. Coulée sous pression et le moulage en sable sont principalement utilisés.
ZL305 a une meilleure performance de coulée et un tissu plus stable après vieillissement naturel que ZL301 et ZL303 en raison de l'ajout de Zn et de la réduction de la teneur en Mg. La tendance au relâchement de la forme et à la fissuration à chaud est faible en raison de l'ajout d'oligo-éléments Ti et Be, ce qui se traduit par de bonnes propriétés globales et une forte résistance à la corrosion sous contrainte.
Cependant, ses propriétés mécaniques à haute température sont médiocres. Il convient au moulage de pièces qui supportent des charges importantes et travaillent dans des milieux corrosifs tels que l'eau de mer, les produits chimiques et les gaz inférieurs à 100℃, comme les avions, les moteurs à combustion interne, les pompes chimiques, les pompes à huile, les corps de pompes à gaz pétrochimiques, les rotors, les pales. Le moulage en sable est principalement utilisé pour la production.
Le ZL401 présente d'excellentes performances de coulée, une faible tendance au retrait et à la fissuration à chaud, des propriétés mécaniques élevées, de bonnes performances de soudage et de découpage, mais une gravité spécifique élevée, une faible plasticité et une mauvaise résistance à la corrosion.
Il est principalement utilisé pour le moulage sous pression et le moulage de moules, de gabarits et de composants structurels sur les avions, les moteurs à combustion interne, les véhicules et d'autres produits qui travaillent à des températures ne dépassant pas 200℃ et supportent des charges moyennes. La coulée sous pression, la coulée en sable et la coulée de métal peuvent être utilisées.
| Série alliage | Pays | Grade de l'alliage | WB/% | Spécifications standard | ||||
| Si | Cu | Mg | Fe | Al | ||||
| Série AI-Si | Chine | YL102 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.05 | <1.2 | Allocation | GB/T15115-94 |
| Japon | ADC1 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.30 | <1.2 | JISH5302-82 | ||
| Amérique | 413 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.35 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| Russie | AJ12 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Allemagne | AlSil2 | 11.0-13.5 | <0.10 | <0.05 | <1.0 | DIN1725 | ||
| Série AI-Si-Mg | Chine | YL104 | 8.0-10.5 | <0.30 | 0.17-0.30 | <1.0 | Allocation | GB/T15115-94 |
| Japon | ADC3 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| Amérique | 360 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| Russie | AJl4 | 8.0-10.5 | <0.10 | 0.17-0.30 | <1.0 | TOCT2685-82 | ||
| Allemagne | AlSil0Mg | 9.0-11.0 | <0.10 | 0.20-0.50 | <1.0 | DIN1725 | ||
| AI-Si-Cuseries | Chine | YL112 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.30 | <1.2 | Allocation | GB/T15115-94 |
| YL113 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.2 | ||||
| Japon | ADC10 | 7.5-9.5 | 2.0-4.0 | <0.30 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| ADC12 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.3 | ||||
| Amérique | 380 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.10 | <1.3 | ASTMB85-82 | ||
| 383 | 9.5-11.5 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.3 | ||||
| Russie | AJl6 | 4.5-6.0 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Allemagne | AlSi8Cu3 | 7.5-9.5 | 2.0-3.5 | <0.30 | <1.3 | DIN1725 | ||
| Série AI-Mg | Chine | YL302 | 0.80-1.30 | <0.10 | 4.5-5.5 | <1.2 | Allocation | GB/T15115-94 |
| Japon | ADC5 | <0.30 | <0.20 | 4.0-8.5 | <1.8 | JISH5302-82 | ||
| Amérique | 518 | <0.35 | <0.25 | 7.5-8.5 | <1.8 | ASTMB85-82 | ||
| Russie | AlMg9 | <0.50 | <0.05 | 7.0-10.0 | <1.0 | DIN1725 | ||
(GB/T 1173-2013)
| Grade de l'alliage | Code de l'alliage | Méthode de coulée | État de l'alliage | Résistance à la traction Rm/MPa | Rapport d'élongation A/% | Dureté Brinell HBW. |
| ≥ | ||||||
| ZAlSi7Mg | ZLl01 | S、R、J、K | F | 155 | 2 | 50 |
| S、R、J、K | T2 | 135 | 2 | 45 | ||
| JB | T4 | 185 | 4 | 50 | ||
| S、R、K | T4 | 175 | 4 | 50 | ||
| J、JB | T5 | 205 | 2 | 60 | ||
| S、R、K | T5 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T5 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T6 | 225 | 1 | 70 | ||
| SB、RB、KB | T7 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T8 | 155 | 3 | 55 | ||
| ZAlSi7MgA | ZL101A | S、R、K | T4 | 195 | 5 | 60 |
| J、JB | T4 | 225 | 5 | 60 | ||
| S、R、K | T5 | 235 | 4 | 70 | ||
| SB、RB、KB | T5 | 235 | 4 | 70 | ||
| JB、J | T5 | 265 | 4 | |||
| SB、RB、KB | T6 | 275 | 2 | 80 | ||
| JB、J | T6 | 295 | 3 | 80 | ||
| ZAlSi12 | ZL102 | SB、JB、RB、KB | F | 145 | 4 | 50 |
| J | F | 155 | 2 | 50 | ||
| SB、JB、RB、KB | T2 | 135 | 4 | 50 | ||
| J | T2 | 145 | 3 | 50 | ||
| ZAlSi9Mg | ZL104 | S、R、J、K | F | 150 | 2 | 50 |
| J | T1 | 200 | 65 | |||
| SB、RB、KB | T1 | 230 | 2 | 70 | ||
| J、JB | T6 | 240 | 2 | 70 | ||
| ZAlSi5Cu1Mg | ZL105 | S、J、R、K | T1 | 155 | 65 | |
| S、R、K | T5 | 215 | 1 | 70 | ||
| J | T5 | 235 | 70 | |||
| S、R、K | T6 | 225 | 70 | |||
| S、J、R、K | T7 | 175 | 1 | 65 | ||
| ZAlSi5Cu1MgA | ZL105A | SB、R、K | T5 | 275 | 1 | 80 |
| J、JB | T5 | 295 | 2 | 80 | ||
(GB/T 1173-2013)
| Type d'alliage | Grade de l'alliage | Code de l'alliage | Méthode de coulée | État de l'alliage | Résistance à la traction Rm/MPa | Rapport d'élongation A/% | Dureté Brinell HBW. |
| ≥ | |||||||
| Alliage Al-Cu | ZAlCu5Mg | ZL201 | S、J 、R、K | T4 | 295 | 8 | 70 |
| S、J 、R、K | T5 | 335 | 4 | 90 | |||
| S | T7 | 315 | 2 | 80 | |||
| ZAlCu5MgA | ZL201A | S、J 、R、K | T5 | 390 | 8 | 100 | |
| ZAlCul0 | ZL202 | S、J | F | 104 | - | 50 | |
| S、J | T6 | 163 | - | 100 | |||
| ZAlCu4 | ZL203 | S、R、K | T4 | 195 | 6 | 60 | |
| J | T4 | 205 | 6 | 60 | |||
| S、R、K | T5 | 215 | 3 | 70 | |||
| J | T5 | 225 | 3 | 70 | |||
| ZAlCu5MnCdA | ZL204A | S | T5 | 440 | 4 | 100 | |
| ZAlCu5MnCdVA | ZL205A | S | T5 | 440 | 7 | 100 | |
| S | T6 | 470 | 3 | 120 | |||
| S | T7 | 460 | 2 | 110 | |||
| ZAlR5Cu3Si2 | ZL207 | S | T1 | 165 | - | 75 | |
| J | T1 | 175 | - | 75 | |||
| Alliage Al-Mg | ZAlMgl0 | ZL301 | S、J、R | T4 | 280 | 9 | 60 |
| ZAlMg5Si | ZL303 | S、J 、R、K | F | 143 | 1 | 55 | |
| ZAlMg8Znl | ZL305 | S | T4 | 290 | 8 | 90 | |
| Alliage Al-Zn | ZAlZn11Si7 | ZL401 | S、R、K | T1 | 195 | 2 | 80 |
| J | T1 | 245 | 90 | ||||
| ZAlZn6Mg | ZL402 | J | T1 | 235 | 4 | 70 | |
| S | T1 | 220 | 4 | 65 | |||
Caractéristiques des défauts :
Les inclusions de scories d'oxydation sont principalement réparties sur la surface supérieure des pièces coulées, dans les coins où le moule n'est pas ventilé. La fracture est le plus souvent gris-blanc ou jaune, détectée lors d'une inspection aux rayons X ou pendant l'usinage, et peut également être détectée lors d'un lavage alcalin, d'un lavage acide ou d'une anodisation.
Les causes :
Caractéristiques des défauts :
Les pores à l'intérieur de la paroi de la coulée sont généralement ronds ou ovales, avec une surface lisse, généralement une peau d'oxyde brillante, parfois jaunâtre comme de l'huile. Les pores et les bulles de surface peuvent être découverts par sablage, et les pores et les bulles internes peuvent être découverts par radiographie ou par usinage, apparaissant en noir sur le film radiographique.
Les causes :
Caractéristiques des défauts :
La porosité de retrait dans les pièces moulées en aluminium se produit généralement près de la porte intérieure, à la racine de la colonne montante, là où la section est la plus épaisse, à la jonction des parois épaisses et minces, et dans les zones où les parois sont larges et minces. La surface de rupture apparaît grise ou jaune clair à l'état brut de coulée et devient gris clair, jaune clair ou gris-noir après traitement thermique. Sur les films radiographiques, elle apparaît sous la forme d'un nuage, et une porosité de retrait sévère peut être détectée par des méthodes telles que les rayons X, la fluorescence et l'examen des fractures à faible grossissement.
Les causes :
(1) Fissure de coulée
La fissure qui se développe le long des joints de grains, souvent accompagnée de ségrégation, est un type de fissure qui se forme à des températures plus élevées. Elle a tendance à apparaître dans les alliages présentant un retrait volumique important et dans les pièces moulées aux formes plus complexes.
(2) Fissure due au traitement thermique
Causée par une surchauffe ou une brûlure pendant le traitement thermique, elle se présente souvent sous la forme de fissures transgranulaires. Se produit généralement dans les alliages qui génèrent des contraintes et ont un coefficient de dilatation thermique élevé lors d'un refroidissement trop rapide, ou lorsque d'autres défauts métallurgiques sont présents.
Les causes :
(1) Nettoyer le plan de joint, nettoyer la cavité du moule, nettoyer la tige d'éjection ; améliorer le revêtement, améliorer le processus de pulvérisation ; augmenter la force de serrage, augmenter la quantité de métal coulé. Ces mesures peuvent être mises en œuvre par des opérations simples.
(2) Ajuster les paramètres du processus, la force d'injection, la vitesse d'injection, le temps de remplissage, le temps d'ouverture du moule, la température de coulée, la température du moule, etc.
(3) Changer les matériaux, choisir des lingots d'alliage d'aluminium de haute qualité, modifier le rapport entre les nouveaux matériaux et les matériaux recyclés, améliorer le processus de fusion.
(4) Modifier le moule, modifier le système de coulée, ajouter des portes internes, ajouter des rainures de débordement, des rainures d'échappement, etc.
Par exemple, les raisons de la formation de bavures dans les pièces moulées sous pression sont les suivantes :
(1) Rôle d'affinage des terres rares dans les alliages d'aluminium (les éléments des terres rares peuvent améliorer la morphologie des inclusions et purifier les joints de grains).
(2) Effet d'affinage des terres rares sur les alliages d'aluminium (inhibition intentionnelle de la croissance des cristaux colonnaires et dendritiques pour favoriser la formation de cristaux fins et équiaxes, ce processus est appelé traitement d'affinage du grain).
(3) Effet de modification des terres rares sur les alliages aluminium-silicium (Dans les alliages Al-Si coulés, la phase Si se transforme en phases fragiles en blocs ou en flocons dans des conditions naturelles, ce qui entraîne un clivage important de la matrice et réduit la résistance et la plasticité de l'alliage, d'où la nécessité de la transformer en une forme favorable. Le traitement de modification transforme le Si eutectique de gros flocons en fines fibres ou lamelles, améliorant ainsi les performances de l'alliage.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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