Lorsqu’il s’agit de fabriquer des pièces en aluminium, il existe différentes manières de le faire. Le moulage et le forgeage sont deux méthodes couramment utilisées pour créer des composants en aluminium pour différentes industries. Cependant, fonte d'aluminium et l'aluminium forgé présente différentes propriétés et avantages pour des applications spécifiques. Le moulage de l'aluminium est généralement plus polyvalent et abordable, tandis que le forgeage de l'aluminium offre une solidité et une résistance à l'usure supérieures.
Ainsi, pour faire un choix éclairé, il est nécessaire de connaître les différences entre eux et les atouts de chacun selon les exigences de votre projet. Passons à la découverte de ces alliages.
Fonte d'aluminium
La fonte d'aluminium est créée en faisant fondre de l'aluminium et en le versant dans un moule creux qui épouse la forme de la pièce. Une fois l’aluminium refroidi et solidifié, la pièce souhaitée est obtenue. Le moule peut être constitué de différents matériaux comme du sable, du métal ou de la céramique. Il existe différents types de méthodes de moulage, notamment moulage sous pression, moulage en sable, moulage de précision, et moulage en moule permanent.
Ce processus est rentable et couramment utilisé dans la fabrication. Le résultat final est un alliage léger qui peut être facilement usiné ou façonné sous différentes formes. Il est également très durable et résistant à la corrosion, ce qui le rend idéal pour les applications extérieures comme les toitures ou les cadres de fenêtres.
Avantages
L'alliage d'aluminium moulé est très polyvalent et possède plusieurs propriétés bénéfiques. Il est facile à couler, léger, résistant à la corrosion et à la chaleur et peut être facilement soudé. Il est couramment utilisé pour fabriquer des pièces de forme complexe qui ne nécessitent pas une résistance extrêmement élevée, telles que des avions, des boîtiers d'instruments, des boîtiers de moteur, des pistons de moteur, des blocs-cylindres et des pales de ventilateur.
Les pièces moulées ont un avantage sur les pièces forgées car elles peuvent être transformées en formes complexes qui seraient difficiles à réaliser pour les pièces forgées. De plus, les pièces forgées sont généralement plus coûteuses car elles nécessitent des opérations de finition supplémentaires. Cependant, malgré leur coût plus élevé, les pièces forgées offrent des avantages significatifs en termes de fiabilité, de sécurité et de réduction des risques de défaillance des composants. Ces facteurs sont des considérations cruciales lors du choix entre les pièces moulées et les pièces forgées.
Aluminium forgé
L'aluminium forgé subit un processus plus complexe que l'aluminium moulé. Dans cette méthode, l'alliage d'aluminium pur est chauffé jusqu'à ce qu'il fonde, puis façonné sous haute pression pour obtenir la forme et la taille souhaitées. Il en résulte un produit beaucoup plus résistant, capable de résister à des températures et des pressions plus élevées sans se casser. Les alliages de forgeage d'aluminium courants comprennent 6061, 6063, et 7075. C'est un matériau polyvalent utilisé dans diverses industries, notamment l'automobile, l'aérospatiale, l'outillage, les ustensiles de cuisine et l'ameublement.
Le forgeage aide à éliminer les défauts et améliore la durabilité et la ténacité en optimisant la microstructure. Cela améliore également le propriétés mécaniques par rapport aux pièces moulées du même matériau en raison de la préservation de la structure complète du métal.
Forgeage de l'aluminium est idéal pour les applications qui nécessitent un métal à la fois performant et sûr tout en conservant sa légèreté pour la vitesse ou l'efficacité énergétique. Dans les machines où des pièces importantes sont soumises à des charges élevées et à des conditions de travail sévères, les pièces forgées sont principalement utilisées en complément des tôles laminées, des pièces soudées ou des profilés aux formes simples.
Avantages
Le forgeage est un procédé qui permet la mise en forme d'alliages à base de métal et d'autres poudres additives. Ces alliages se présentent sous forme de poudre car leurs éléments constitutifs ne peuvent pas être fondus et coulés avec succès. Les poudres sont consolidées sous forme solide grâce à l’énergie thermomécanique.
Après consolidation, des processus de déformation comme le forgeage sont utilisés pour façonner davantage ces matériaux alors qu'ils sont solides. Cela permet de créer des formulaires plus utiles et efficaces, réduisant ainsi le coût d’utilisation de ces matériaux coûteux. Grâce au forgeage, les matériaux peuvent être préparés pour répondre aux exigences des futurs défis de conception en garantissant leur capacité et leur facilité d'utilisation.
Lorsque les composants doivent avoir des propriétés et une durabilité maximales pendant le service, et lorsqu'il est crucial de minimiser le poids et la masse pour éviter des pannes coûteuses ou catastrophiques, les produits forgés sont le choix privilégié. Alors que d'autres procédés peuvent prétendre avoir des « propriétés forgées », seul le processus de forgeage peut les fournir de manière cohérente et fiable.
Aluminium moulé ou aluminium forgé : comment choisir le bon ?
Le forgeage et le moulage de l’aluminium sont deux procédés de fabrication différents. Les pièces moulées consistent à faire fondre l’alliage d’aluminium, à le verser dans un moule et à le laisser se solidifier. Les pièces forgées, quant à elles, façonnent le matériau alors qu’il reste à l’état solide. Ces processus aboutissent à des produits finaux présentant des caractéristiques différentes.
Déterminer quel processus convient le mieux à votre projet dépend de priorités spécifiques, telles que le besoin de formes complexes, de grandes tailles ou de niveaux de résistance élevés. Explorons les principales différences entre ces processus en termes de propriétés mécaniques, de combinaison de matériaux, de processus de fabrication et d'autres aspects importants :
1. Composition chimique
Les alliages d'aluminium forgés peuvent être fabriqués à partir d'alliages comme Al-Si-Mg-Cu et Al-Cu-Ni-Fe. Certains alliages d'aluminium forgé couramment utilisés sont le LD2, le LD5, le LD10 et d'autres. Ces alliages contiennent de petites quantités de divers éléments d’alliage.
Quant aux alliages d'aluminium moulé, il en existe quatre types : séries Al-Si, Al-Cu, Al-Mg et Al-Zn. Le Alliage Al-Si, également appelé alliage de silicium et d'aluminium, offre le meilleur équilibre entre performances de coulée et propriétés mécaniques parmi les alliages d'aluminium coulé.
En général, les alliages d'aluminium forgés ont une densité plus élevée, ainsi qu'une résistance à la traction et à la fatigue plus élevées.
2. Processus de fabrication
L'aluminium forgé nécessite plusieurs étapes de traitement complexes, notamment le matriçage, l'étirement et la découpe. Cela élimine les défauts trouvés dans les méthodes de coulée et se traduit par une dureté plus élevée, des propriétés mécaniques stables ainsi qu'une fiabilité et une durabilité améliorées.
D'autre part, la fonte d'aluminium est produite par un moulage par injection processus qui implique la coulée, l’injection, le refroidissement, etc. Cette méthode a une efficacité de production plus élevée mais des propriétés mécaniques relativement moins bonnes, avec une tendance aux déformations et aux défauts.
3. Propriétés mécaniques
Les alliages d'aluminium forgés subissent de multiples processus de déformation au cours de la fabrication, qui affinent le structure à grains métalliques. En conséquence, les pièces en aluminium forgé ont une résistance mécanique, une ténacité et une ductilité plus élevées. Ils présentent également une excellente résistance à la corrosion, ce qui les rend idéaux pour la fabrication de composants automobiles et aérospatiaux de haute qualité devant résister à des charges.
D'autre part, les alliages d'aluminium moulés, malgré leur efficacité de production élevée, sont sujets à la fissuration thermique sous pression. De plus, les produits transformés ont une résistance moindre et une fragilité plus élevée, ce qui les rend plus adaptés aux applications à faible résistance et à faible coût.
4. Force
Lorsque les pièces forgées en aluminium sont traitées thermiquement, elles présentent d'excellentes propriétés mécaniques qui leur confèrent un rapport résistance/poids supérieur à celui des pièces moulées en aluminium. De plus, le forgeage élimine la présence de porosité. De plus, le traitement thermique peut encore améliorer la résistance des pièces forgées en aluminium. Cette résistance accrue se traduit par des performances améliorées et une durée de vie plus longue pour les pièces forgées en aluminium.
5. Durabilité
L'aluminium forgé est plus solide et plus durable que l'aluminium moulé. Il est moins sujet aux fissures ou à la rupture et offre une meilleure résistance à la corrosion, à l’usure et à la déchirure.
6. Coût
Lors du choix d’une option de fabrication pour une application particulière, le coût est un facteur important à prendre en compte. Le coût global dépend de la méthode spécifique utilisée. En général, le moulage de l'aluminium est moins coûteux que le forgeage, car le forgeage nécessite plus de temps et de main d'œuvre. Pour les séries de production moyennes à grandes, le forgeage de l’aluminium peut être l’option la plus rentable.
7. Finition de surface
Lorsque l’aluminium est forgé, des étapes supplémentaires sont souvent nécessaires pour affiner et compléter le produit selon des exigences spécifiques. D'un autre côté, la fonte d'aluminium fournit généralement un produit fini qui nécessite un minimum de finition de surface.
Cependant, certains alliages d'aluminium de forgeage, comme le 6061, présentent d'excellentes propriétés anticorrosion même sans aucun finitions de surface nécessaire.
8. Flexibilité
Tous les composants en aluminium ne peuvent pas être forgés, mais par rapport au moulage, le forgeage de l'aluminium offre une plus grande flexibilité pour s'adapter aux nouvelles suggestions de conception des clients.
Le tableau ci-dessous résume les principales différences entre l’aluminium forgé et l’aluminium moulé en fonction de plusieurs caractéristiques principales.
| Fonctionnalités | Aluminium forgé | Fonte d'aluminium |
| Composition chimique | Alliage Al-Si-Mg-Cu et alliage Al-Cu-Ni-Fe | Série Al-Si, série Al-Cu, série Al-Mg et série Al-Zn |
| Intégrité structurelle | Bien supérieure en force | Plus poreux et sujet à la casse |
| Durabilité | Excellent | Haute |
| Tolérance | Ne convient pas aux formes complexes | Peut atteindre un niveau de détail élevé et des tolérances serrées |
| Taille du produit | Capacités limitées en termes de taille et d'épaisseur (les tailles plus grandes sont plus difficiles) | Compatible avec différentes tailles |
| Opérations secondaires | Nécessite généralement des opérations supplémentaires pour affiner et finir le produit | Fournit un produit fini qui nécessite un post-traitement minimal |
| Coût | Plus rentable pour les moyennes et grandes séries de production | Généralement moins cher que le forgeage, mais cela dépend de la méthode de coulée spécifique utilisée. |
Conclusion
L'aluminium moulé et forgé offre des avantages uniques dans les projets de travail des métaux. Les pièces moulées sont généralement plus abordables et polyvalentes, tandis que les pièces forgées offrent une solidité et une résistance à l'usure supérieures. Le choix entre les deux dépend des priorités spécifiques de votre projet.
Si vous privilégiez le faible coût, la possibilité d’utiliser des alliages exotiques et la nécessité de formes complexes, tout en étant suffisamment solide pour une utilisation en extérieur, la fonte d’aluminium serait probablement le choix préféré. D'un autre côté, si vous avez besoin d'un alliage doté d'une résistance et d'une intégrité structurelle exceptionnelles pour des applications lourdes telles que la construction ou pièces automobiles, l'aluminium forgé peut être la meilleure option. En fin de compte, quel que soit le type d’aluminium que vous choisissez, assurez-vous qu’il correspond à vos besoins et exigences spécifiques !
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