Alliages d'aluminium pour fonderie - Définition
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Introduction
Les alliages d'aluminium pour fonderie sont des alliages dont le constituant principal est l'aluminium, destinés à être transformés par des techniques de fonderie. Ils sont souvent appelés « alliages légers » du fait de leur masse volumique nettement inférieure à celles d'autres métaux utilisés dans l'industrie.
Parfois qualifiés de fonte d'aluminium en raison du mode d'obtention des pièces réalisées, il s'agit d'un abus de langage, car leur composition n'a rien à voir avec la fonte, qui est un alliage ferreux. Une pièce de fonderie en alliage léger est une pièce en aluminium moulé.
Désignation
Désignation européenne CEN
Désignation numérique
Comme pour les alliages d'aluminium pour corroyage, il existe plusieurs modes de désignation, dont une numérique (EN 1780-1). Il s'agit d'une désignation à 5 chiffres dont le premier suit la même règle que celle qui codifie les alliages pour corroyage. Pour les plus employés :
| Désignation | Élément d'alliage principal | Phase principale présente dans l'alliage | |
|---|---|---|---|
| Série 20000 | 2xxxx | Cuivre (Cu) | Al2Cu - Al2CuMg |
| Série 40000 | 4xxxx | Silicium (Si) | - |
| Série 50000 | 5xxxx | Magnésium (Mg) | Al3Mg2 |
| Série 70000 | 7xxxx | Zinc (Zn) | MgZn2 |
Le deuxième chiffre indique le groupe de l'alliage. Cette notion de groupe est utilisée pour les alliages normalisés (EN 1706). Chaque groupe présente un ensemble de caractéristiques mécaniques ou physiques similaires. Par exemple, les alliages du groupe AlSi ont une composition proche de l'eutectique aluminium-silicium (12,6 % en masse), ce qui leur confère une excellente aptitude à la coulée.
| Désignation | Famille | Exemple |
|---|---|---|
| 21xxx | AlCu | 21100 |
| 41xxx | AlSiMgTi | 41000 |
| 42xxx | AlSi7Mg | 42200 |
| 43xxx | AlSi10Mg | 43200 |
| 44xxx | AlSi | 44100 |
| 45xxx | AlSi5Cu | 45400 |
| 46xxx | AlSi9Cu | 46500 |
| 47xxx | AlSi(Cu) | 47000 |
| 48xxx | AlSiCuNiMg | 48000 |
| 51xxx | AlMg | 51200 |
| 71xxx | AlZnMg | 71000 |
Désignation basée sur les symboles chimiques
Il existe aussi une désignation dite « chimique » ou « symbolique », elle aussi normalisée (EN 1780-2). Elle reprend les symboles des constituants de l'alliage, suivis, pour les principaux, de leurs proportions dans l'alliage. Cependant, ces proportions sont indiquées en pourcentage massique, il ne s'agit donc pas d'une véritable formule chimique.
Exemple : Al Si5Cu3Mg : alliage contenant (environ) 5% de silicium, 3% de cuivre et moins de 1% de magnésium.
Désignation complète
Les normes prévoient que la désignation numérique ou symbolique soit précédée par :
- EN qui signifie que l'appellation est conforme aux normes européennes
- la lettre A (aluminium)
- une lettre représentant la forme du produit :
- B : lingot
- C : pièce moulée
- M : alliage mère (alliage qui sera réutilisé pour l'élaboration d'autres alliages pour fonderie ou écrouissage).
- un tiret
Exemple :
- EN AC-21000
- EN AC-Al Cu4MgTi
Représentent un alliage de fonderie base aluminium conforme aux norme CEN comportant entre autres 4,20 à 5,0 % de cuivre, 0,15 à 0,35 % de magnésium et 0,15 à 0,30% de titane (voir composition complète)
La désignation complète est assez peu utilisée.
Désignation métallurgique française
Il existe enfin une désignation métallurgique, utilisée traditionnellement en fonderie et définie par l'ancienne norme française NF A 02-004. Cette désignation est encore aujourd'hui la plus employée en France, bien que la norme dont elle est issue ne soit plus d'actualité.
Cette désignation est une simplification de la désignation chimique dans laquelle chaque élément est repéré par une seule lettre au lieu de deux, cette lettre n'étant pas obligatoirement la première du symbole chimique (afin de différencier certains éléments comme le manganèse [Mn : M] et le magnésium [Mg : G], par exemple).
Le tableau ci-dessous indique les symboles des principaux constituants des alliages d'aluminium utilisés en fonderie :
| Élément | Aluminium | Bore | Chrome | Étain | Magnésium | Cobalt | Manganèse | Nickel | Silicium | Titane | Cuivre | Zinc |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Symbole chimique | Al | B | Cr | Sn | Mg | Co | Mn | Ni | Si | Ti | Cu | Zn |
| Symbole métallurgique | A | B | C | E | G | K | M | N | S | T | U | Z |
Exemple : Suivant ces trois conventions, le même alliage d'aluminium contenant (environ) 7% de silicium et 0,6% de magnésium est désigné 42200, AlSi7Mg0,6 , ou A-S7G06.
Les spécifications de chaque alliage sont définies par la norme EN 1676 (norme française homologuée NF EN 1676).
Dans la désignation métallurgique française, utilisée dans le reste de l'article, les alliages cités seront suivis de leur désignation numérique internationale entre parenthèses), les 4 séries citées dans le premier tableau sont :
- Les AU pour les alliages aluminium-cuivre,
- Les AS pour les alliages aluminium-silicium,
- Les AG pour les alliages aluminium-magnésium et
- Les AZ pour les alliages aluminium-zinc.
