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L'extrusion de l'aluminium commence lorsque ces billettes rondes sont chauffées à une température avoisant 800 à presque 900 degrés Fahrenheit. Cela rend le métal suffisamment mou pour être travaillé. Ensuite intervient la partie plus lourde : des vérins hydrauliques poussent la billette chaude à travers des filières en acier spécialement conçues, sous une pression pouvant dépasser 15 000 livres par pouce carré. Ce qui en sort, ce sont ces profilés longilignes qui reproduisent essentiellement la forme présente à l'intérieur de la filière. Une fois que le métal sort de la filière, des systèmes de refroidissement entrent en jeu pour ramener l'ensemble à un état solide, tout en maintenant les dimensions précises. L'ensemble du processus transforme l'aluminium brut en toutes sortes de pièces droites complexes avec très peu de déchets. On peut l'assimiler à l'action d'exprimer du dentifrice depuis un tube, mais en bien plus grand, et avec des machines industrielles réelles effectuant l'opération au lieu des doigts.
L'alliage d'aluminium 2020 contient ce cuivre particulier qui le rend assez difficile à travailler lors des procédés d'extrusion. Afin de surmonter la haute résistance rencontrée lors de sa mise en forme, les fabricants doivent soigneusement ajuster les paramètres de pression du piston. La température joue également un rôle très important. Il est conseillé de maintenir une température d'environ 750 à 850 degrés Fahrenheit (environ 399 à 454 degrés Celsius) afin d'assurer un écoulement régulier du matériau à travers les filières, tout en évitant ces problèmes désagréables de surchauffe. Lorsqu'on travaille sur des profilés T-slot de taille standard mesurant environ 20 par 20 millimètres, les parois peuvent en réalité être aussi fines qu'un millimètre d'épaisseur. Et devinez quoi ? Ces encoches T-slot se forment d'un seul coup, sans nécessiter plusieurs passages. Le résultat donne des profilés possédant une résistance à l'écoulement d'environ 215 mégapascals. Une telle résistance convient parfaitement à la construction de structures, et laisse suffisamment de marge pour des étapes supplémentaires de traitement, comme découper les pièces aux dimensions requises ou appliquer des revêtements protecteurs par la suite.
La manière dont nous concevons les filières joue un rôle essentiel dans la forme finale des profilés en aluminium 2020 extrudés. Les filières multi-vides permettent aux fabricants de créer des formes complexes, comme des rainures en T, tout cela en une seule passe d'extrusion. Une fois mis en forme, ces profilés subissent soit un traitement thermique T5 soit un traitement T6. Ce processus implique d'abord une trempe, suivie d'un vieillissement à environ 175 degrés Celsius (350 degrés Fahrenheit) pendant environ huit heures d'affilée. Ce traitement améliore la résistance à la traction de quelque 25 à 30 pour cent, tout en éliminant les contraintes internes gênantes. En réunissant tous ces éléments, il devient possible de produire des pièces portantes extrêmement détaillées, qui tout simplement ne pourraient pas fonctionner si l'on tentait de les usiner. Pensez aux composants structurels pour bâtiments ou équipements industriels, là où la précision est primordiale.
Beaucoup de personnes sont perplexes quant à la signification exacte de l'aluminium 2020. La plupart pensent qu'il s'agit d'un alliage particulier, mais en réalité, cela fait généralement référence à ces profilés standard à rainures T utilisés dans la construction et la fabrication. Les matériaux réels utilisés pour ces profilés sont généralement des alliages 6061-T6 ou 6063-T5. Ces mélanges de silicium et de magnésium conviennent parfaitement aux processus d'extrusion et offrent également de bonnes propriétés mécaniques. En termes de caractéristiques techniques, ces matériaux atteignent environ 215 MPa de limite élastique, ce qui est environ 25 % supérieur à celle de l'aluminium classique utilisé en architecture. Ce qui les distingue ? Leur performances mécaniques font toute la différence en matière d'intégrité structurelle et de durabilité dans diverses applications industrielles.
Ce bon équilibre entre résistance et faible densité rend le matériau idéal pour les applications où l'intégrité structurelle et la réduction du poids sont essentiels.
La qualité d'aluminium extrudé 2020 est connue pour sa performance structurelle fiable, car l'aluminium résiste naturellement à la fatigue et maintient sa stabilité même lorsque la température varie. Les pièces fabriquées à partir de ce matériau conservent bien leur forme et leurs dimensions, qu'elles soient exposées à des conditions extrêmement froides, descendant jusqu'à environ -80 degrés Celsius, ou à des environnements chauds atteignant 150 degrés Celsius. Ce qui est intéressant, c'est à quel point l'aluminium gère la dilatation thermique de manière bien meilleure que les matériaux plastiques : environ la moitié du taux d'expansion en fait. Des tests en conditions réelles montrent que, même après dix ans d'utilisation dans des applications automobiles exigeantes, ces composants conservent environ 95 % de leurs caractéristiques mécaniques initiales. De plus, comme l'aluminium conduit efficacement la chaleur, il permet de mieux gérer l'accumulation de chaleur dans les pièces en mouvement et les systèmes où le contrôle de la température est crucial pour un fonctionnement sur le long terme.
L'aluminium extrudé 2020 offre une excellente résistance pour de nombreuses applications, bien que les fabricants utilisent souvent l'alliage 6061 contenant du cuivre. Le problème ? Cela le rend moins résistant à la corrosion par rapport aux options à base de magnésium comme les alliages 5052 ou 5083. En raison de cette faiblesse, la plupart des producteurs appliquent des revêtements protecteurs lorsqu'ils travaillent dans des environnements humides ou exposés aux produits chimiques. L'anodisation ou le revêtement en poudre devient alors nécessaire, même si ces étapes supplémentaires augmentent les coûts de fabrication d'environ 15 à 20 pour cent. Cela reste néanmoins rentable puisque les pièces ainsi traitées durent deux fois plus longtemps dans des conditions difficiles, selon des tests industriels établis par les normes ASTM.
L'aluminium 2020 extrudé se décline en trois types principaux qui offrent une bonne résistance tout en restant suffisamment polyvalent pour diverses applications. Les barres pleines sont disponibles en diamètres compris entre 10 mm et 150 mm, et sont couramment utilisées dans les structures de machines ou les supports structurels à travers différents secteurs industriels. Viennent ensuite les profilés structurels tels que les canaux, les poutres en I, ainsi que ces populaires cadres à rainures en T de 20x20 mm que tout le monde utilise de nos jours. Ces profilés servent pratiquement de blocs de construction pour configurer des systèmes automatisés et des postes de travail sur les lignes de production. Concernant les systèmes hydrauliques, les tubes précis fabriqués à partir de cet alliage offrent un avantage appréciable en termes de réduction de poids par rapport aux versions en acier. On parle ici d’un gain de poids estimé entre 30 et 40 pour cent, ce qui fait toute la différence lorsqu'il s'agit d'installations à grande échelle. Ce qui rend ces formes standard si précieuses, c’est leur capacité à permettre un assemblage rapide sans nécessiter d'outils spéciaux, tant dans les projets de construction que dans les opérations manufacturières courantes.
L'ingénierie de matrices sur mesure permet aux fabricants de créer des profilés spécialisés répondant à des exigences fonctionnelles spécifiques dans divers secteurs industriels. Prenons l'exemple du secteur médical, où des pièces issues d'une seule extrusion remplacent progressivement des assemblages complexes composés de multiples pièces. Ce changement permet d'obtenir des surfaces lisses plus faciles à nettoyer et à stériliser entre chaque intervention. Dans les applications aérospatiales, on observe que les connecteurs sont conçus avec des canaux de refroidissement intégrés directement à l'intérieur. Ces innovations dissipent la chaleur plus efficacement que les modèles traditionnels, réduisant parfois les problèmes thermiques d'environ 17 pour cent, selon des essais sur le terrain. En ce qui concerne la construction de bras robotiques, les ingénieurs intègrent des profilés qui prévoient un espace pour le câblage sans compromettre la solidité structurelle. En termes de précision, les pièces extrudées peuvent atteindre des tolérances d'environ plus ou moins 0,1 millimètre. Un tel niveau de précision réduit considérablement le besoin de travaux d'usinage supplémentaires après la production, permettant potentiellement aux entreprises d'économiser jusqu'à trois quarts des coûts qu'elles engageraient dans les processus d'usinage classiques.
Les profilés en aluminium 2020 sont devenus très importants pour alléger la construction automobile, en particulier dans le cas des véhicules électriques. Puisque les VE doivent transporter ces lourds packs de batteries, réduire le poids global du véhicule fait toute la différence. Ce qui rend cet alliage d'aluminium particulier si intéressant, c'est sa résistance par rapport à son poids extrêmement léger. Les constructeurs automobiles peuvent produire des cadres dont le poids est inférieur de 30 à 40 pour cent par rapport à ceux en acier, tout en répondant aux normes de sécurité en matière de collisions. Pour des pièces telles que les traverses et les supports de suspension, les ingénieurs conçoivent ces profilés complexes comportant plusieurs sections creuses à l'intérieur. Ces conceptions permettent une meilleure répartition des forces lors d'accidents et une absorption plus efficace des chocs. Moins de poids signifie une meilleure consommation de carburant pour les véhicules classiques et une plus grande autonomie pour les électriques. En outre, un autre avantage souvent négligé est que l'aluminium conduit très bien la chaleur, ce qui aide à maintenir les batteries à une température optimale, un facteur qui devient de plus en plus important à mesure que nous progressons vers des technologies de véhicules électriques plus avancées dans les années à venir.
L'aluminium extrudé 2020 joue un rôle important dans les applications aérospatiales telles que les nervures d'ailes et les pièces du train d'atterrissage. Chaque kilogramme économisé se traduit directement par une meilleure efficacité énergétique pour les avions. En réalité, la majeure partie des appareils commerciaux tirent environ 80 % de leur poids total de différents types d'alliages d'aluminium. Lorsque nous examinons les secteurs des transports, ce matériau est utilisé dans les structures des wagons ferroviaires et divers équipements marins, car il résiste aux cycles répétés de contraintes sans se rompre. Concernant les projets de construction modulaire, les profilés sur mesure constituent une véritable innovation. Ils permettent aux constructeurs d'assembler très rapidement des structures préfabriquées grâce à des connexions à clic. Les entrepreneurs indiquent que la main-d'œuvre sur site est presque réduite de moitié lorsqu'ils travaillent avec ces systèmes. La performance constante et les temps d'installation rapides font de l'aluminium 2020 un matériau indispensable pour les travaux d'infrastructure critique où la fiabilité et la rapidité sont primordiales.
Un important fabricant de véhicules électriques a redessiné le châssis inférieur de son SUV phare en utilisant de l'aluminium extrudé 2020. Les ingénieurs ont développé des longerons de châssis intégrés avec des canaux de renfort internes, remplaçant plus de 120 pièces en acier par une seule structure extrudée. La refonte a permis :
Le composant a résisté à 1 000 heures d'essais au brouillard salin, répondant ainsi aux normes de durabilité tout en restant entièrement recyclable, ce qui est conforme aux exigences en matière de durabilité dans la fabrication automobile moderne.
Les profilés en aluminium 2020 offrent une excellente résistance par rapport à leur poids, pesant environ un tiers de celui de l'acier tout en restant solides sous des charges similaires. Cela fait une différence notable en matière d'économie d'énergie pendant le transport et les processus de production. Des pièces plus légères signifient que les véhicules et les avions consomment moins de carburant, et les usines utilisent moins d'électricité en général. Certaines études indiquent des économies de l'ordre de 30 à 35 % dans certains domaines de l'industrie automobile et aéronautique. Ce qui est intéressant, c'est l'efficacité du procédé d'extrusion lui-même. Comparé à d'autres méthodes, il génère peu de déchets. Lorsque la production se déroule sans encombre, les rebuts restent bien en dessous de 5 %. Une telle efficacité est cruciale, notamment pour la fabrication de structures de véhicules électriques ou l'assemblage de bâtiments modulaires, où chaque gramme de matière contribue à rendre le projet plus écologique et rentable à long terme.
La série 2020 aide les fabricants à devenir plus écologiques, car elle peut être recyclée encore et encore sans perdre sa résistance ou sa qualité. Lorsque les entreprises recyclent de l'aluminium extrudé au lieu de produire du neuf à partir de zéro, elles économisent environ 95 % d'énergie par rapport aux méthodes de production primaire. Cela réduit l'empreinte carbone d'environ 90 % sur l'ensemble du cycle de vie du produit. Curieusement, environ les trois quarts de tout l'aluminium produit dans l'histoire sont encore utilisés aujourd'hui quelque part, ce qui montre pourquoi ce matériau s'intègre si bien aux modèles d'économie circulaire. En raison de ces avantages en matière de recyclage, de nombreux architectes et ingénieurs choisissent l'aluminium extrudé 2020 pour des projets visant une certification LEED ou soumis à des réglementations strictes en matière d'émissions. Pour les entreprises axées sur des objectifs de durabilité, le fait de savoir que les matériaux continueront à être utilisés efficacement longtemps après leur première utilisation devient un critère essentiel lors du choix des composants de construction.
Le processus d'extrusion de l'aluminium implique de chauffer des billettes rondes pour les rendre suffisamment souples afin d'être poussées à travers des filières en acier spécialement conçues par des vérins hydrauliques, les façonnant en profils tout en minimisant les déchets.
L'alliage d'aluminium 2020 est utilisé pour sa haute limite élastique, ce qui le rend idéal pour les composants structurels nécessitant durabilité et capacité de charge.
L'aluminium 2020 extrudé est utilisé dans les châssis automobiles, les applications aérospatiales, les secteurs de transport et la construction modulaire en raison de sa légèreté, sa solidité et sa durabilité.
La recyclabilité de l'aluminium 2020 extrudé permet aux fabricants d'économiser considérablement sur les coûts énergétiques et de réduire leur empreinte carbone, favorisant ainsi la durabilité.
