Alliages d’aluminium utilisés en BTP Réalisé par: LAAYALI Najiba MOUDIAN Imane Encadré par: Pr Khaled LAHLOU

A propos de l’Aluminium ... L’aluminium est le minerai qui apparait le plus dans l’écorce terrestre, après le silicium. Introduit pour la première par Henri saint-claire Deville en 1854, la consommation en aluminium n’a cessé d’augmenter d’année en année dans tous les secteurs, en particulier dans le BTP. C’est un minerai léger et mou mais, allié à du Mg, Mn, Si, Cu et Zn, il devient très résistant. Bien plus, les alliages d’aluminium sont peu influencés par le milieu atmosphérique et résistent bien à la corrosion par l’eau de mer. De plus, ils ne se fragilisent pas à basse température et peuvent être recyclés, ce qui en fait des matériaux écologiques.

Sommaire Métallurgie de l’Aluminium Caractéristiques de l’Aluminium Alliages d’aluminium Mise en forme des alliages Alliages d’aluminium pour corroyage Alliages d’aluminium pour fonderie Utilisation des alliages en aluminium

A partir du recyclage des déchets Métallurgie A partir du minerai 1. Extraction de la bauxite : 6 tonnes de minerai pour une tonne d’aluminium 2. Extraction de l’alumine : se trouve à l’état naturel dans la bauxite 3. Production d’aluminium primaire : il est obtenu par électrolyse qui nécessite une grande quantité d’énergie électrique. 4. La fonderie : l’aluminium liquide : à ce moment, il peut y être ajouté des composants d’autres métaux pour produire la grande variété des alliages 5. Les formes : billettes cylindriques, plaques, lingots 1. Collecte et tri 2. Broyage 3. Fusion et affinage : La température de fusion de l’aluminium est basse 660°C, ce qui ne nécessite pour sa refonte que 5% de l’énergie utile à la production d’aluminium primaire. 4. Les formes : Bandes épaisses, billettes, fil A partir du recyclage des déchets

Propriétés et avantages

Légerté Résistance à la corrosion Conductibilité électrique 2700kg/m3 le matériau le plus léger après le magnésium Résistance à la corrosion Une couche d'oxyde qui se forme en surface Utilisé comme revêtements extérieurs de bâtiments. Conductibilité électrique 2ème meilleur conducteur électrique après le cuivre Une résistivité de 2,8 μ ohms-cm Moins cher par rapport au cuivre avec une masse volumique nettement inférieure

Propriétés mécaniques Propriétés mécaniques faible Améliorer par écrouissage, addition d'éléments ou traitements thermiques Structure cristalline cubique à faces centrée Excellente ductilité à toute température. Sécurité et Protection Niveau optimal de conservation des liquides et des aliments Barrière fiable contre l’oxygène, les micro-organismes, les ultraviolets et l’humidité Incombustible, n’émet ni poussière, ni vapeur, ni particules, ne présente aucune toxicité

Entretien Comfort visuel Etanchéité Etanchéité parfaite à l’air, à l’eau et au vent. Entretien Les menuiseries d’aluminium n’exigent qu’un entretien minimal pour une durabilité maximale Il ne nécessite qu’un entretien courant qui consiste en un simple lavage à l’eau additionnée d’un détergeant Comfort visuel Permet de réaliser de grandes baies vitrées : Coulissantes, façades, verrières, vérandas qui permettent de profiter au mieux de l’éclairage naturel

Matériau recyclable Vertus ésthétiques L’aluminium peut être recyclé de nombreuses fois sans être altéré. Le recyclage des produits en aluminium contribue à la protection de l’environnement : préservation des réserves naturelles de bauxite, diminution des dépenses énergétiques puisque le recyclage utilise 95% moins d’énergie que celle nécessaire pour la production d’aluminium primaire. L’aluminium, par la multiplicité des traitements de surface : lisse, brossé, satiné, brillant, mat…, permet de créer des objets du quotidien originaux et design, tels que réfrigérateurs, plaques de cuisson, fours, mais aussi en BTP : menuiserie, passerelles, façades, revêtement ... Vertus ésthétiques

Propriétés des alliages d’Aluminium

Pourquoi des alliages d’aluminium ?? La résistance mécanique de l'aluminium pur est relativement faible et interdit son emploi pour certaines applications. Cette résistance mécanique peut être notablement augmentée par l'addition d'autres métaux, formant ainsi des alliages. Il y a enfin des éléments présents dans l'alliage sans qu'ils aient été ajoutés volontairement ; ce sont les impuretés dont les plus importantes sont le fer et le silicium, et dont il faut contrôler la teneur pour certaines utilisations car leur influence peut être défavorable.

Quel est le rôle de chaque élément ?? L’élément Le rôle Exemple d’utilisation Cuivre Améliorer l’aptitude à l’usinage *** Silicium Améliorer la coulabilité du métal Obtenir des pièces aux formes complexes et fines Magnésium Diminuer l’aptitude à la déformation, améliorer le comportement à la soudure et à la corrosion Travaux marins Titane - Bore Améliorer l’affinage du métal

Mise en forme des alliages d’Aluminium

Deux procédés : → Mise en forme par fonderie l'aluminium a une température de fusion relativement basse, d'environ 660°C. II en résulte une facilité certaine pour les opérations de fonderie → Mise en forme par corroyage l'aluminium est très ductile, on peut aisément le mettre en forme à l’état solide, par déformation plastique

Les alliages d’Aluminium pour corroyage

Elément d'alliage principal Séries d’alliages Les alliages en aluminium sont classés en 9 séries : Série Désignation Elément d'alliage principal Série 1000 1XXX 99% d'aluminium au minimum Série 2000 2XXX Cuivre (Cu) Série 3000 3XXX Manganèse (Mn) Série 4000 4XXX Silicium (Si) Série 5000 5XXX Magnésium (Mg) Série 6000 6XXX Magnésium (Mg) et Silicium (Si) Série 7000 7XXX Zinc (Zn) Série 8000 8XXX Autres éléments Série 9000 - Non utilisé

Types de transformation 2 classes d’alliages d’aluminium : * Les alliages trempant : traités thermiquement. * Les alliages par écrouissage : traités par déformation à froid. Alliages à durcissement structural Alliage à durcissement par écrouissage Série 2000 6000 7000 1000 3000 4000 5000

Etats métallurgiques 5 états, identifiés par une lettre : F : brut de transformation. Pas de garanti de caractéristiques mécaniques. O : recuit. Le plus bas niveau de caractéristiques mécaniques W : mis en solution, trempé. Etat instable évoluant par maturation H : écroui. T : traitement thermique.

Etat écroui Etat écroui: Désigné par la lettre H, suivi par 2 ou 3 chiffres. Le premier chiffre indique le type de gamme thermomécanique : 1 : uniquement écroui 2 : écroui et partiellement recuit 3 : écroui et stabilisé 4 : écroui et verni ou laqué Le deuxième chiffre donne le degré d'écrouissage : 2 : quart dur (écrouissage ≈ 12%) 4 : demi dur (écrouissage ≈ 30%) 6 : trois quart dur (écrouissage ≈ 50%) 8 : dur (écrouissage ≈ 75%) 9 : extra dur (> 75% d’écrouissage) L'éventuel troisième chiffre désigne une variante.

Exemple

Etat traité thermiquement Désigné par la lettre T, suivie par une séquence de 1 à 5 chiffres Le premier chiffre indique le type de traitement thermique Les chiffres suivants indiquent des variantes. Exemple:

Comparaison des caractéristiques des alliages Rp0.2 : limite élastique Rm : charge de rupture

Les alliages d’Aluminium pour fonderie

Système de désignation 1 Numérique Une suite de 5 chiffres, classé en 11 séries : Famille 21xxx AlCu 41xxx AlSiMgTi 42xxx AlSi7Mg 43xxx AlSi10Mg 44xxx AlSi 45xxx AlSi5Cu 46xxx AlSi9Cu 47xxx AlSi(Cu) 48xxx AlSiCuNiMg 51xxx AlMg 71xxx AlZnMg

Système de désignation 2 Chimique Reprend les symboles des constituants de l’alliage suivi de leurs proportions de l’alliage. Exemple : Al Si5Cu3Mg : alliage contenant (environ) 5% de silicium, 3% de cuivre et moins de 1% de magnésium

Système de désignation 3 métallurgique Symbole métallurgique Chaque élément est repéré par une seul lettre: Symbole chimique Symbole métallurgique Aluminium Al A Bore B Chrome Cr C Etain Sn E Magnésium Mg G Cobalt Co K Manganèse Mn M Nickel Ni N Silicium Si S Titane Ti T Cuivre Cu U Zinc Zn Z

Procédés de moulage Moulage à sable par gravité : Des moules en sable, destinés à recevoir des alliages liquides à pression atmosphérique, détruits à chaque opération pour en extraire la pièce moulé. Moulage coquille par gravité: Le métal est coulé à la pression atmosphérique dans un moule métallique (statique ou basculant). Moulage sous pression : la pression d'injection du métal liquide peut aller jusqu'à 700 bars et la vitesse d'injection dans le moule jusqu'à 50 m/s.  Moulage en cire perdue(dit aussi moulage de précision): mouler dans l'argile un modèle grossier de la pièce à couler. Ce noyau, une fois sec, est recouvert d'une pellicule de cire sur laquelle on peut inscrire les creux et le relief de la pièce à couler (d’où la précision obtenue).

des alliages d’Aluminium Utilisation des alliages d’Aluminium

Répartition par secteurs :

EN BTP: Fenêtres. Rideaux. Portes. Baies. Façades. Barrières. Toitures. Revêtement. Passerelles. Verrières…