Alliage d’aluminium de fabrication additive

R : L’alliage d’aluminium est un mélange de métaux dont l’aluminium est le composant principal. Les autres éléments généralement ajoutés à l'aluminium comprennent : le cuivre, le magnésium, le manganèse, le silicium, l'étain, le nickel et le zinc.

L'aluminium est rarement utilisé sous sa forme pure car il est mou et fragile. Les autres éléments améliorent ses propriétés mécaniques et le rendent adapté à différentes applications.

R : Dans le secteur manufacturier, l’aluminium est rarement pur. Au lieu de cela, les fabricants créent des alliages qui augmentent considérablement la résistance et la rigidité de l'aluminium, tout en conservant ses autres propriétés souhaitables. Les professionnels et les non-professionnels font souvent des comparaisons entre l'aluminium et l'acier, car les deux métaux sont tous deux utilisés pour une grande variété de produits.

Mais comparer l’aluminium à l’acier, c’est un peu comme comparer des pommes avec des oranges : l’acier est déjà un alliage, tandis que l’aluminium est un élément. L'acier au carbone, un alliage d'acier de base, est composé de fer (Fe) et de carbone (C). L'aluminium pur, malgré ses nombreuses propriétés avantageuses, est trop mou et pas assez résistant pour la plupart des applications industrielles. Mais les alliages d’aluminium peuvent être trente fois plus résistants que l’aluminium pur et dépassent régulièrement l’acier en termes de rapport résistance/poids.

R : Aluminium et acier inoxydable : principales différences

• Force

L'acier inoxydable est plus lourd et plus résistant que l'aluminium. En fait, l’aluminium pèse environ 1/3 du poids de l’acier. Même si l’acier inoxydable est plus résistant, l’aluminium a un bien meilleur rapport résistance/poids que l’acier inoxydable.

• Conductivité

L'acier est un mauvais conducteur d'électricité en raison de sa dense couche d'oxyde protectrice. En revanche, l’aluminium est un très bon conducteur électrique et thermique.

• Coût

L'aluminium est plus cher que l'acier inoxydable si l'on considère le prix en fonction du poids. Mais si vous regardez le prix en volume, l’aluminium est plus rentable car vous obtenez plus de produit.

• Résistance à la chaleur

Lorsque l'on compare l'acier inoxydable à l'aluminium, l'acier inoxydable a une bien meilleure résistance à la chaleur avec un point de fusion de 2 500 ℉, tandis que l'aluminium devient très mou autour de 400 ℉ avec un point de fusion de 1 220 ℉. Cependant, l’aluminium présente l’avantage sur l’acier par temps froid. À mesure que la température diminue, la résistance à la traction de l’aluminium augmente, tandis que l’acier devient cassant à basse température.

• Résistance à la corrosion

L'aluminium ne rouille pas ; cependant, il se corrode lorsqu'il est exposé au sel. L'acier inoxydable est très résistant à la corrosion et ne rouille pas facilement. De plus, l’acier inoxydable est non poreux ce qui lui confère une plus grande résistance à la corrosion.

• Impact environnemental, recyclabilité

L'acier inoxydable est connu pour sa bonne recyclabilité. Selon Napa Recycling, l’acier est le matériau le plus recyclé au monde. Il possède des propriétés magnétiques distinctes qui en font un matériau facile à récupérer du flux de déchets pour le recyclage. De plus, les propriétés de l'acier restent inchangées, quel que soit le nombre de recyclages de l'acier.

Même si l’acier est le matériau le plus recyclé, l’aluminium est le plus recyclable de tous les matériaux. En fait, l’aluminium mis au rebut a plus de valeur que tout autre matériau présent dans votre bac de recyclage. Près de 75 % de tout l’aluminium produit aux États-Unis est encore utilisé aujourd’hui car l’aluminium peut être recyclé encore et encore dans un véritable circuit fermé. Pour en savoir plus sur le recyclage de l’aluminium, visitez l’Aluminium Association.

• Différentes applications de l'aluminium par rapport à l'acier

L'aluminium et l'acier sont partout. Si vous regardez autour de vous, à un endroit donné, vous verrez probablement quelque chose contenant l’un de ces métaux. Vous trouverez ci-dessous quelques applications courantes de l'acier inoxydable et de l'aluminium.

R : Avantages et inconvénients de l’aluminium

Avantages

• C'est une option moins chère
• Inodore et imperméable
• Réflectivité et flexibilité
• Haute usinabilité et recyclabilité
• Résistance à la corrosion
• Haute conductivité thermique et conductivité électrique

Les inconvénients

• Processus de soudage difficile
• Se corrode rapidement dans l'eau salée
• Cela peut affecter le goût des aliments emballés

R : Bien que l’aluminium et le titane soient d’excellents choix pour une grande variété d’applications, ils ne conviennent pas à tous les projets. Avant de choisir un métal pour vos applications uniques, vous devez considérer plusieurs facteurs, dont les suivants :

Applications

Les propriétés respectives du titane et de l’aluminium les rendent idéaux pour diverses applications. Par exemple, le titane est parfait pour les applications nécessitant des matériaux résistants à la chaleur. Ceux-ci incluent les applications médicales, les composants satellites, les composants marins et les accessoires.

Parallèlement, l'aluminium convient aux cadres de véhicules et de vélos, aux dissipateurs thermiques, aux conducteurs électriques, aux petits bateaux et à d'autres applications nécessitant une conductivité thermique élevée.

Processus d'usinabilité optionnels

Le matériau que vous choisissez pour votre projet détermine la géométrie de vos produits finaux. De plus, il détermine la méthode d’usinage utilisée pour le matériau lors de la fabrication de vos pièces. L'aluminium est plus compatible avec un large éventail de processus. Il fournit des composants de haute qualité dans les cas où vous devez fabriquer des pièces rapidement.

De plus, ce matériau est plus facile à travailler que le titane et constitue la meilleure option pour fabriquer des pièces complexes avec des exigences de tolérance strictes.

Coût

Le coût de production est l’un des facteurs fondamentaux à prendre en compte lors du choix d’un métal pour votre projet. Généralement, l'aluminium est un métal rentable utilisé pour l'usinage de précision et de nombreux autres processus de prototypage. La fabrication de composants est souvent moins chère avec l’aluminium qu’avec le titane.

Le titane a un coût d'extraction et de fabrication élevé par rapport à l'aluminium. Son prix élevé limite son application. Cependant, le titane est un matériau idéal pour vos besoins d’usinage si le coût d’usinage du titane ne constitue pas un défi.

Poids et force

Le poids et la résistance du titane par rapport à l'aluminium sont d'autres différences entre ces métaux. Le titane a une densité de 4 500 kg/m3 contrairement aux 2 712 kg/m3 de l'aluminium. En conséquence, le titane est plus lourd que l’aluminium. Cela signifie que vous avez besoin de moins de titane dans votre usinage pour avoir un produit léger.

Le titane est le meilleur choix en matière de résistance. Sa résistance à la traction varie de 230 MPa à 1400 MPa par rapport à l'aluminium qui présente une marge de 90 MPa à 690 MPa. Le titane pur a une faible puissance, tandis que l'aluminium pur est plus faible. Cependant, vous pouvez combiner l’aluminium avec d’autres alliages métalliques pour améliorer sa résistance en fonction de vos besoins.

Déchets produits

Les déchets d’usinage sont un autre facteur crucial lors de la gestion de projets géométriques de conception complexes. Des géométries de conception complexes peuvent limiter votre méthode d'usinage, quel que soit le matériau choisi. En conséquence, le fraisage des matériaux excédentaires devient inévitable. Parfois, la plupart des producteurs utilisent l’aluminium pour le prototypage et le titane pour la production en petites séries de produits spéciaux. Dans la plupart des cas, il est conseillé de choisir l’aluminium bon marché plutôt que le titane, car cela contribue à réduire le coût global.

Exigences esthétiques

Certaines pièces fraisées nécessitent souvent l'application de couleurs spécifiques pour une finition esthétique. Le titane donne un aspect de surface argenté qui apparaît plus foncé sous la lumière. Pendant ce temps, l’aluminium a un aspect blanc argenté. Le matériau que vous choisirez déterminera si votre produit a une couleur argentée ou gris terne. Cependant, les deux matériaux peuvent nécessiter diverses autres procédures de finition de surface métallique comme le sablage aux billes, le polissage, le chromage, etc.

Conclusion

Le titane et l’aluminium sont des métaux aux propriétés, avantages respectifs et applications remarquables. Bien qu’ils aient des qualités presque similaires, ils ont des applications individuelles dans lesquelles l’un est plus adapté que l’autre. Alors que le titane est idéal pour les applications résistantes à la chaleur, l'aluminium possède la meilleure conductivité thermique dont votre projet a besoin.

R : Les deux métaux possèdent des propriétés de durabilité exceptionnelles et peuvent être utilisés pendant une période prolongée. Néanmoins, le titane arrive en premier en termes de durabilité et de rigidité. Ses composants durent des années sans signes d’usure. Le titane a une excellente résistance à la corrosion et dure plus longtemps car il peut résister aux contraintes.

R : Il est assez facile de différencier le titane de l’aluminium en utilisant leurs couleurs spécifiques. Le titane a une couleur argent foncé, tandis que l'aluminium varie généralement du blanc argenté au gris terne sur plusieurs surfaces. De plus, le titane est beaucoup plus dur que l’aluminium. L'aluminium déteint généralement sur un morceau de matériau mou lorsqu'il est limé, contrairement au titane.

R : Le matériau AlSi7Mg a un effet de durcissement en solution solide plus faible en raison de la fraction volumique plus faible de Si, ce qui entraîne une résistance à la traction inférieure, une dureté inférieure et un allongement plus élevé que le matériau AlSi10Mg. Après le traitement thermique, la limite d’élasticité et la limite d’élasticité des deux matériaux ont diminué et l’allongement a augmenté.

R : AlSi10Mg est un alliage d'aluminium doté d'excellentes propriétés mécaniques combinées à une faible densité, une résistance à la corrosion et une excellente coulabilité tout en offrant des options de post-traitement légères et flexibles.

Parce qu'il offre une résistance élevée, une dureté relativement élevée et une conductivité thermique élevée, il est utilisé pour les pièces soumises à des charges élevées.

Les applications incluent les boîtiers et les conduits, les pièces de moteur, les outils de production et les moules à des fins de prototypage et de fabrication.

R : Les fils de soudage MIG en aluminium les plus couramment utilisés sont ER4043 et ER5356. ER4043 est un fil de soudage MIG à usage général utilisé pour souder les alliages d'aluminium 2014, 3003, 3004, 4043, 5052, 6061, 6062 et 6063. Les soudures offrent une grande ductilité et une excellente résistance à la fissuration.

R : De manière générale, les poudres métalliques utilisées dans les imprimantes 3D métalliques comprennent l'acier à outils, l'acier inoxydable, l'acier martensitique, le titane pur et les alliages de titane, les alliages d'aluminium, les alliages à base de nickel, les alliages à base de cuivre, les alliages cobalt-chrome, etc.

R : Alliage 3003 : Le plus largement utilisé de tous les alliages d’aluminium. Un aluminium commercialement pur additionné de manganèse pour augmenter sa résistance (20 % plus résistant que le grade 1100). Il présente une excellente résistance à la corrosion et une excellente maniabilité. Cette nuance peut être emboutie ou filée, soudée ou brasée.