Le processus d'extrusion d'aluminium: Méthodes, caractéristiques et applications courantes
Autrefois plus rare que l'or ou l'argent, l'aluminium est devenu répandu dans ses applications depuis qu'un chimiste du XIXe siècle a découvert une méthode pour l'isoler. L’élément le plus répandu de la croûte terrestre, l'aluminium se recycle facilement, ne rouille pas et conduit la chaleur et l'électricité.
Combiné avec d'autres métaux pour formuler un alliage d'aluminium, l'aluminium démontre une norme de haute performance dans de nombreuses industries. Le processus d'extrusion d'aluminium transforme l'alliage d'aluminium en produits pour d'innombrables utilisations. En fait, les extrusions d'aluminium apparaissent dans l'électronique, les transports, l'architecture, les télécommunications, les énergies renouvelables, pratiquement partout.
Alors, quel est exactement le processus d'extrusion d'aluminium ? Et où pouvez-vous trouver des extrusions d'aluminium personnalisées dans la nuance, la trempe et la forme dont votre entreprise a besoin ?
L'extrusion remonte à 1797, lorsqu'un inventeur anglais, Joseph Bramah, a breveté un procédé de fabrication de tuyaux en plomb. Son processus utilisait un piston pour forcer manuellement le métal mou à travers une matrice, qu'il appelait « gicler ».
Deux ans plus tôt, Bramah a également breveté la première presse hydraulique. En 1820, Thomas Burr a combiné les inventions de Bramah, ajoutant la presse hydraulique au processus de giclement pour fabriquer des tuyaux en plomb. Au fur et à mesure que l'aluminium devenait plus facilement disponible à la fin du XIXe siècle, le processus a évolué pour tirer parti de ce métal polyvalent.
Lorsque vous décorez un gâteau, votre main force le glaçage à travers la poche à douille et à travers une douille décorative. Le glaçage émerge sous la forme de l'ouverture de la pointe.
Le processus d'extrusion d'aluminium est très similaire. Le « glaçage » est un bloc de métal connu sous le nom de billette d'aluminium. Un bélier force la billette à travers un récipient vers la matrice, un disque en acier avec une ouverture de la forme de la section souhaitée. La forme en aluminium extrudé qui émerge de ce processus minutieux est le profil en aluminium.
En 1894, Alexander Dick a inventé le procédé d'extrusion à chaud qui continue d'être largement utilisé aujourd'hui.
Lors de l'extrusion à chaud, les températures varient de 375 à 500 degrés Celsius. L'aluminium, qui a un point d'ébullition de 660 degrés, devient mou mais pas liquéfié.
Pour créer le profil souhaité, une presse hydraulique exerce une pression de 100 à 15 000 tonnes. La billette s'écrase contre la matrice et, restreinte par les parois du conteneur, se faufile à travers l'ouverture.
La matière extrudée est trempée, refroidie soit par un bain d'eau, soit par des ventilateurs. Une scie à chaud cisaille l'extrusion à la longueur de la table et refroidit à température ambiante. Étant donné que la torsion naturelle se produit lors de l'extrusion à chaud, le profilé se déplace ensuite vers un étireur. Un mécanisme le saisit aux deux extrémités et tire pour redresser l'extrusion.
Enfin, le profil se déplace vers une autre zone pour recevoir une finition de surface, telle que la peinture ou la résistance à la corrosion. L'extrusion peut en outre être découpée, pliée, assemblée ou directement emballée pour l'expédition.
Le processus d'extrusion de l'aluminium affecte l'état de l'alliage d'aluminium utilisé. L'état fait référence aux variations des propriétés physiques d'un alliage. En d'autres termes, la résistance et la dureté de l'alliage peuvent changer en fonction de la trempe, du chauffage et d'autres techniques du processus d'extrusion.
Même si l'extrusion à chaud est la plus courante pour l'aluminium, le processus d'aujourd'hui peut également être chaud ou froid. Le type et l'utilisation finale du produit déterminent la meilleure méthode à utiliser.
L'extrusion à chaud rend le métal plus malléable. Cela permet la production de formes très complexes.
L'extrusion à froid, qui a lieu à température ambiante, est généralement un processus plus rapide qui nécessite une finition de surface minimale. Cependant, le métal doit avoir un degré élevé de ductilité, ou capacité à se déformer en réponse à une contrainte sans être chauffé.
L'extrusion à chaud chauffe l'aluminium en dessous de son point de recristallisation, de sorte que le métal est plus malléable qu'il ne le serait dans l'extrusion à froid, mais nécessite également plus de force que l'extrusion à chaud.
L'extrusion peut également se déplacer dans les deux sens. Dans l'extrusion directe la plus courante, ou extrusion vers l'avant, la matrice est stationnaire. La presse d'extrusion force la billette à travers le moule dans la forme souhaitée.
Cependant, la quantité de force nécessaire pour forcer la billette à travers le conteneur entraîne un frottement relativement élevé. Le frottement entraîne également une augmentation de la température sur la longueur de l'extrusion.
Le changement de frottement et de température de la presse à extrusion peut modifier la microstructure de la forme, c'est-à-dire, la disposition et la structure de son réseau au niveau moléculaire. La microstructure affecte l'usinabilité du profil, comme sa dureté ou sa limite d'élasticité.
En revanche, l'extrusion indirecte est un processus d'extrusion inverse. Plutôt que la matrice reste immobile, c'est la billette qui ne bouge pas. Au lieu de cela, le bélier force la matrice à appliquer une pression sur la billette stationnaire.
Parce que la billette ne bouge pas, il n'y a pas de frottement avec le conteneur, de sorte que la force et la température restent relativement constantes d'avant en arrière. Il en résulte une microstructure plus cohérente.
Cependant, comme il n'y a pas de frottement pour éliminer les impuretés à la surface de la billette, celle-ci doit rester exempte de saleté et d'huile. En règle générale, cela signifie que la billette ne peut pas être utilisée directement à la sortie de la fonderie ou dans son état « tel que coulé ». Au lieu de cela, la couche de surface brute de coulée doit être retirée avant l'extrusion.
Les extrusions d'aluminium offrent une gamme de caractéristiques souhaitables que d'autres alliages ne fournissent pas.
La résistance de l'aluminium par rapport à sa masse s'est avérée bénéfique dans diverses industries, notamment l'aérospatiale.
Les alliages d'aluminium sont disponibles auprès de distributeurs tels que Diversified Specialty Metals dans une large gamme de valeurs de résistance. De plus, la conception des formes d'extrusion d'aluminium peut concentrer la force pour répondre aux besoins de votre projet.
L'aluminium a une haute résistance à la corrosion. En effet, lorsque les atomes d'aluminium sont exposés à l'oxygène, une fine couche invisible d'oxyde d'aluminium se forme. Cette couche d'oxyde d'aluminium est chimiquement inerte, ce qui signifie qu'elle n'est pas réactive avec les molécules d'eau qui pourraient autrement provoquer la rouille.
À poids égal, l'aluminium a deux fois la conductivité électrique du cuivre. Cela rend les extrusions d'aluminium très efficaces pour être utilisées comme connecteurs électriques ou barres omnibus, qui sont des bandes métalliques utilisées dans la distribution d'énergie.
Les extrusions d'aluminium conduisent également le froid et la chaleur plus efficacement que les autres métaux, compte tenu de leur poids. Par conséquent, tout projet impliquant une dissipation ou un échange de chaleur bénéficie de l'utilisation d'extrusions d'aluminium, telles que des boîtiers pour l'électronique ou d'autres instruments qui émettent de la chaleur.
Les extrusions d'aluminium n'émettent pas d'étincelles, ce qui les rend idéales pour tout projet impliquant des explosifs ou d'autres matériaux inflammables.
Les extrusions d'aluminium s'emboîtent souvent sans connexions mécaniques. Par conséquent, les profilés présentent souvent une plus grande résistance globale que les assemblages qui doivent être assemblés mécaniquement. De plus, les extrusions sont moins susceptibles de fuir ou de se desserrer avec le temps.
Il y a trois grandes catégories de profils :
Profil plein : pas d'ouverture, ou « vide ». Les solides sont plus faciles et plus rapides à extruder et sont donc généralement moins chers. Les exemples incluent les tiges, les poutres ou les angles.
Profil creux : vide complet quelque part dans la section transversale, tel qu'un tube carré ou rectangulaire.
Profil semi-creux : vide partiellement fermé. Les extrusions semi-creuses sont généralement circulaires ou rectangulaires avec un espace sur un côté, comme un canal en C.
Diversified Specialty Metals propose des tubes, des barres et d'autres profilés en aluminium dans de nombreuses nuances et formes différentes. Par exemple, vous pouvez trouver des tubes carrés, rectangulaires et ronds ainsi que des barres en aluminium carrées, rondes, hexagonales ou angulaires.
De nombreuses industries utilisent des extrusions d'aluminium standard et personnalisées :
Structures architecturales : garde-corps, auvents, gradins
Systèmes électriques : panneaux solaires, grilles d'éclairage, barres omnibus
Présentoirs imbriqués : cadres photo, kiosques éphémères
Matériel de support d'usine : tables, bancs, chariots
Transport : aérospatial, composants automobiles
En tant que l'une des rares entreprises canadiennes à détenir une certification AS9120B, Diversified Specialty Metals détient tous ses produits d'extrusion d'aluminium selon les normes de qualité les plus élevées.
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