English
Deutsch
日本語
Español
Pour les projets d’usinage CNC, l’aluminium est l’un des choix de matériaux les plus populaires en raison de ses propriétés physiques souhaitables. Il est solide, ce qui le rend idéal pour les pièces mécaniques, et sa couche externe oxydée résiste à la corrosion des éléments. Ces avantages ont rendu les pièces en aluminium communes à toutes les industries, bien qu’elles soient particulièrement privilégiées dans les domaines de l’automobile, de l’aérospatiale, de la santé et de l’électronique grand public.
L’aluminium offre également des avantages spécifiques qui simplifient et améliorent le processus d’usinage CNC. Contrairement à de nombreux autres métaux aux propriétés de matériaux similaires, l’aluminium offre une excellente usinabilité : plusieurs de ses nuances peuvent être efficacement pénétrées par des outils de coupe, s’ébréchant facilement tout en étant relativement faciles à façonner. Pour cette raison, l’aluminium peut être usiné plus de trois fois plus vite que le fer ou l’acier.
Cet article explique certains des principaux avantages de l’usinage CNC de l’aluminium – les raisons pour lesquelles il s’agit de l’un de nos processus de prototypage et de production les plus demandés – mais suggère également des alternatives d’usinage à l’aluminium.
D’autres métaux et plastiques peuvent offrir des avantages similaires à l’aluminium, en plus des avantages uniques qui leur sont propres.
Avantages de l’usinage CNC de l’aluminium
Usinabilité
Résistance à la corrosion
Rapport résistance/poids
Conductivité électrique
Potentiel d’anodisation
Recyclabilité
Usinabilité
L’une des principales raisons pour lesquelles les ingénieurs choisissent l’aluminium pour leurs pièces usinées est que, tout simplement, le matériau est facile à usiner. Bien que cela semble être davantage un avantage pour le machiniste qui fabrique la pièce, cela présente également des avantages importants pour l’entreprise qui commande la pièce, ainsi que pour l’utilisateur final qui l’utilisera éventuellement.
Parce que l’aluminium s’écaille facilement et parce qu’il est facile à façonner, il peut être coupé rapidement et avec précision avec des machines-outils CNC. Cela a des conséquences importantes : premièrement, la courte durée du travail d’usinage rend le processus moins cher (car moins de travail est requis de la part du machiniste et moins de temps de fonctionnement est requis de la machine elle-même) ; deuxièmement, une bonne usinabilité signifie moins de déformation de la pièce lorsque l’outil de coupe traverse la pièce. Cela peut permettre à la machine de respecter des tolérances plus strictes (jusqu’à ±0,025 mm) et conduit à une précision et une répétabilité plus élevées.
Résistance à la corrosion
Les différentes qualités d’aluminium diffèrent considérablement par leur résistance à la corrosion – le degré auquel elles peuvent résister à l’oxydation et aux dommages chimiques. Heureusement, certaines des nuances les plus populaires pour l’usinage CNC sont les plus résistantes. Le 6061, par exemple, offre une excellente résistance à la corrosion, tout comme d’autres alliages à l’extrémité inférieure du spectre de résistance. (Les alliages d’aluminium forts peuvent être moins résistants à la corrosion en raison de la présence de cuivre allié.)
Rapport résistance/poids
L’aluminium a des propriétés physiques souhaitables qui le rendent idéal pour les pièces mécaniques et d’aspect. Deux des plus importants sont la haute résistance du métal et sa légèreté, qui rendent le matériau favorable pour les pièces critiques telles que celles requises dans les industries aérospatiale et automobile. Les raccords d’avion et les arbres automobiles sont deux exemples de pièces qui peuvent être usinées avec succès avec de l’aluminium.
Cependant, différentes qualités d’aluminium servent à des fins différentes. En raison de leur rapport résistance/poids favorable, les nuances à usage général telles que le 6061 peuvent être utilisées pour une grande variété de pièces, tandis que les nuances à haute résistance telles que le 7075 peuvent être préférées dans les applications aérospatiales et marines.
Conductivité électrique
Les pièces en aluminium usinées CNC peuvent être utiles pour les composants électriques en raison de leur conductivité électrique. Bien qu’il ne soit pas aussi conducteur que le cuivre, l’aluminium pur a une conductivité électrique d’environ 37,7 millions de siemens par mètre à température ambiante. Les alliages peuvent avoir des conductivités plus faibles, mais les matériaux en aluminium sont nettement plus conducteurs que, par exemple, l’acier inoxydable.
Potentiel d’anodisation
Les pièces en aluminium usinées sont particulièrement populaires dans l’industrie de l’électronique grand public, non seulement pour des exigences de résistance et de poids, mais aussi pour des considérations esthétiques importantes. En plus d’être réceptif aux peintures et aux teintes, l’aluminium peut être traité par anodisation, une procédure de finition de surface qui épaissit la couche externe protectrice et oxydée de la pièce.
Le processus d’anodisation, qui a généralement lieu après la fin de l’usinage, consiste à faire passer un courant électrique à travers la pièce dans un bain d’acide électrolytique et donne une pièce d’aluminium plus résistante aux chocs physiques et à la corrosion.
Surtout, l’anodisation facilite l’ajout de couleur à une pièce en aluminium usinée, car la couche extérieure anodisée est très poreuse. Les colorants peuvent se frayer un chemin à travers les sections poreuses de la couche externe et sont moins susceptibles de s’écailler ou de s’écailler car ils sont incrustés dans l’extérieur dur de la pièce métallique.
Alternatives à l’aluminium dans l’usinage CNC
Les entreprises peuvent rechercher des alternatives à l’aluminium pour l’usinage CNC pour un certain nombre de raisons. Après tout, le métal a quelques faiblesses : son revêtement d’oxyde peut endommager l’outillage, et il est généralement plus cher que des alternatives comme l’acier, en partie à cause des coûts énergétiques élevés de la production d’aluminium.
Voici quelques alternatives d’usinage potentielles à l’aluminium, en mettant l’accent sur leurs différences et leurs similitudes avec le métal gris argenté populaire.
Les métaux
Acier et acier inoxydable
Mieux que l’aluminium pour :
Force
Résistance à la température
Pire que l’aluminium pour :
Usinabilité
Poids
Les aciers et les aciers inoxydables sont des matériaux largement utilisés dans l’usinage CNC. En raison de leur haute résistance, les aciers ont tendance à être privilégiés pour les applications à fortes contraintes et celles qui nécessitent des soudures solides. Les aciers résistent aux très hautes températures et les aciers inoxydables peuvent être traités thermiquement pour améliorer leur résistance à la corrosion.
Cependant, alors que les aciers d’usinage sont conçus pour une usinabilité améliorée, l’aluminium reste le plus usinable des deux matériaux. Les aciers sont également plus lourds et ont une dureté plus élevée que l’aluminium, ce qui peut être souhaitable ou non selon l’application.
Si la résistance à la température est un facteur clé et que le poids ne l’est pas, l’acier peut être une alternative idéale à l’aluminium.
Titane
Mieux que l’aluminium pour :
Rapport résistance/poids
Pire que l’aluminium pour :
Coût
Le titane peut être utilisé pour remplacer l’aluminium, car son principal avantage est un rapport résistance/poids exceptionnel – également l’un des principaux avantages de l’aluminium. Le titane a un poids similaire à l’aluminium mais est presque deux fois plus résistant. Comme l’aluminium, il est également très résistant à la corrosion.
Ces avantages se reflètent dans le prix plus élevé du titane. Bien que le matériau soit un excellent choix pour les pièces telles que les composants d’avions et les dispositifs médicaux, son coût peut être prohibitif.
Le titane est une alternative appropriée à l’aluminium lorsque la légèreté est une préoccupation majeure et, surtout, lorsque le budget de fabrication dispose d’une certaine flexibilité.
Magnésium
Mieux que l’aluminium pour :
Usinabilité
Poids
Pire que l’aluminium pour :
Sécurité d’usinage
Résistance à la corrosion
Bien qu’il ne s’agisse pas du matériau d’usinage le plus courant, le magnésium métallique léger offre de nombreux avantages des alliages d’aluminium courants. En fait, le magnésium est l’un des métaux les plus usinables, ce qui rend le processus d’usinage rapide et efficace.
Un inconvénient potentiel pour les ateliers d’usinage ? Les copeaux de magnésium sont extrêmement inflammables et sont encore aggravés par l’eau, ce qui signifie que les machinistes doivent faire preuve de prudence lors de l’élimination des débris.
Laiton
Mieux que l’aluminium pour :
Quelques applications esthétiques
Pire que l’aluminium pour :
Coût
Métal d’aspect doré, le laiton est un métal hautement usinable disponible à un prix légèrement supérieur à celui de l’aluminium. Il est couramment observé sur des pièces telles que des vannes et des buses, ainsi que sur des composants structurels, tandis que sa grande usinabilité le rend adapté aux commandes de gros volumes.
Le cuivre
Mieux que l’aluminium pour :
Conductivité électrique
Pire que l’aluminium pour :
Usinabilité
Le cuivre partage plusieurs propriétés matérielles avec l’aluminium. Cependant, la conductivité électrique supérieure du cuivre peut le rendre préférable pour diverses applications électriques. Bien que le cuivre pur soit difficile à usiner, de nombreux alliages de cuivre offrent une usinabilité similaire à celle des nuances d’aluminium courantes.
POM (Delrin)
Mieux que l’aluminium pour :
Isolation électrique
Faible frottement
Pire que l’aluminium pour :
Force
Résistance à la chaleur
Les projets d’usinage CNC ne doivent pas se limiter aux métaux. En fait, plusieurs thermoplastiques techniques peuvent égaler ou dépasser certains des avantages de l’aluminium, selon l’application.
Étant donné que l’aluminium est souvent préféré pour son excellente usinabilité, une alternative au plastique viable est le POM (Delrin), qui est, comme l’aluminium, très adapté au processus d’usinage. Le POM a un point de fusion bas mais une résistance impressionnante pour un plastique.
Le POM est un isolant électrique, ce qui le rend adapté aux pièces telles que les boîtiers électroniques. Il convient également aux pièces mécaniques. Cependant, compte tenu de son comportement isolant radicalement différent de celui de l’aluminium, il ne doit être utilisé qu’en remplacement équivalent dans des situations où la conductivité thermique et électrique est d’une importance négligeable.
PTFE (Téflon)
Mieux que l’aluminium pour :
Isolation électrique
Très faible friction
Pire que l’aluminium pour :
Force
Comme le POM, le PTFE (Teflon) est un thermoplastique hautement usinable qui est un excellent isolant électrique. Contrairement au POM, cependant, le PTFE est également résistant aux températures élevées (jusqu’à 260 °C), ce qui en fait une alternative viable à l’aluminium pour les applications à haute température.
La haute résistance chimique du PTFE en fait également un matériau d’usinage populaire pour les pièces qui seront utilisées dans l’industrie alimentaire.
COUP D’OEIL
Mieux que l’aluminium pour :
Usage médical
Pire que l’aluminium pour :
Usinabilité
Coût
Bien que le PEEK soit plus difficile à usiner que les deux précédents thermoplastiques, sa haute résistance et sa stabilité thermique (résistant à des températures allant jusqu’à 260°C) en font une véritable alternative à l’aluminium. La popularité du PEEK pour les pièces telles que les vannes, les roulements, les pompes et les buses témoigne de ses capacités similaires à celles du métal.
Une pierre d’achoppement est le prix. En tant que polymère hautes performances, le PEEK est l’un des thermoplastiques usinables les plus chers, ce qui le rend adapté uniquement aux projets d’usinage où des matériaux omniprésents comme l’aluminium sont inutilisables.
abdos
Mieux que l’aluminium pour :
Résistance aux chocs thermiques
Pire que l’aluminium pour :
Force
L’ABS est couramment utilisé comme matériau de moulage par injection et, depuis quelques années, comme filament d’impression 3D. Mais si l’ABS a très peu de points communs avec l’aluminium, il reste un matériau polyvalent et léger pour l’usinage CNC, offrant une résistance aux chocs supérieure à la moyenne.