Les alliages d'aluminium 2xxx et 7xxx à haute résistance allient une faible densité à des conditions d'usinage exigeantes : déformation thermique, adhérence, accumulation de copeaux, écrouissage, chaleur de coupe et usure rapide des outils. Ce guide traite du choix des outils en carbure et en DLC, des angles de coupe, de dépouille et d'inclinaison, des limites d'usure, de la coupe à grande vitesse, du choix de l'avance, du refroidissement et des traitements de vieillissement. Des tableaux fournissent des exemples de paramètres pour le fraisage rapide, le fraisage en bout, le fraisage à bout sphérique et l’alliage 7055, tout en conservant les nuances d’outils, les diamètres, les vitesses, les avances et les profondeurs de coupe indiqués dans la source. Deux valeurs inhabituelles issues de la source restent visibles et sont signalées pour vérification plutôt que corrigées sans préavis.
Les alliages d’aluminium à haute résistance sont généralement définis ici comme des alliages présentant une résistance à la traction supérieure à 480 MPa. Il s’agit principalement d’alliages Al-Cu-Mg et Al-Zn-Mg-Cu : la série 2xxx des duraluminiums et la série 7xxx des alliages à ultra-haute résistance. La première présente une résistance statique légèrement inférieure, mais une température de service plus élevée. Les propriétés varient considérablement en fonction de la composition, des conditions de fusion et de solidification, du traitement mécanique et du traitement thermique.
Les progrès réalisés dans la conception des alliages, le traitement thermique et le contrôle de la microstructure ont permis d'améliorer progressivement les performances. Les alliages de cinquième génération à très haute résistance, destinés à des applications techniques, sont passés d'une résistance d'environ 600 MPa à environ 750-800 MPa, et certains matériaux issus de la recherche dépassent les 800 MPa.
La résistance mesurée en laboratoire a dépassé 1 GPa. Une étude publiée en 2026 a utilisé une déformation plastique intense par torsion à haute pression pour affiner les grains de l'A2024 à environ 130 nm. Des essais de micro-traction ont permis d'obtenir une résistance à la traction d'environ 1 010 MPa, une limite d'élasticité de 820 MPa (0,21 TP33T) et un allongement à la rupture d'environ 131 TP33T. Cela indique qu’un contrôle microstructural avancé peut permettre aux alliages conventionnels à haute résistance d’atteindre 1 GPa.
Ces résultats reposent principalement sur des procédés spécifiques et des échantillons à l'échelle microscopique, et diffèrent considérablement des tôles, pièces forgées et profilés extrudés utilisés dans l'industrie. Pour les alliages destinés à des applications techniques concrètes, la plage de résistance ultra-élevée comprise entre 750 et 800 MPa reste la plus représentative ; les valeurs supérieures à 1 GPa indiquent quant à elles la direction prise par la recherche expérimentale de pointe.
Grâce à leur faible densité, leur haute résistance, leur bonne usinabilité et leur bonne soudabilité, ces alliages jouent un rôle important dans les secteurs aérospatial, naval et civil. L'alliage 7055 de la série 7xxx allie une résistance spécifique élevée, une faible densité, une bonne soudabilité et une bonne formabilité plastique ; il est largement utilisé dans les applications aérospatiales et navales.
| Facteur contrôlable | Pratique recommandée |
|---|---|
| Matériau de l'outil | Choisissez des matériaux alliant dureté, résistance mécanique, ténacité, résistance à l'usure, résistance à l'oxydation et propriétés anti-adhésives, tels que le carbure CoroMill 290, le KMG407 de ZCC Cutting Tools ou un outil revêtu de DLC. |
| Conception et géométrie des outils |
|
| Conditions de découpe |
|
| Fluide de coupe et refroidissement |
|
| Traitement thermique des pièces | Le vieillissement T6, le vieillissement T6I4 et le vieillissement par rétrogression peuvent modifier le comportement à l'usinage. |
Remarque : Les paramètres ci-dessus constituent des recommandations de ZCC Cutting Tools.
Les alliages d'aluminium à haute résistance sont principalement usinés par fraisage.
| Outil | Nuance | v (m/min) | fz (mm), géométrie LH | ae (mm) |
|---|---|---|---|---|
| Fraise à épaulement carré | YD101 | 300 | 0.08–0.4 | ≤ 0,5 D |
| YD201 | 300 | 0.08–0.4 | ≤ 0,5 D |
Remarque : D correspond au diamètre de l'outil ; LH désigne la géométrie du brise-copeaux.
| Qualité de l'outil | Diamètre de l'outil D (mm) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AL-2E | Vitesse (tr/min) | 40,000 | 32,000 | 21,000 | 16,000 | 13,000 | 10,600 | 8,000 | 6,500 | 5,300 | 4,600 | 4,000 | 3,500 | 3,200 |
| Avance (mm/min) | 500 | 750 | 1,100 | 1,250 | 1,100 | 1,000 | 1,100 | 1,250 | 1,300 | 1,350 | 1,350 | 1,350 | 1,350 | |
| Profondeur de coupe maximale | Fraisage latéral : ae = 0,1D, ap = 1,5D ; rainurage : ae = 1D, ap = 0,5 D. | |||||||||||||
| AL-3W | Vitesse (tr/min) | — | — | — | — | — | 10,600 | 8,000 | 6,500 | 5,300 | 4,600 | 4,000 | 3,500 | 3,200 |
| Avance (mm/min) | — | — | — | — | — | 1,900 | 1,900 | 1,850 | 1,700 | 1,650 | 1,600 | 1,550 | 1,500 | |
| Profondeur de coupe maximale | Fraisage latéral : ae = 0,25 D, ap = 1,5D ; rainurage : ae = 1D, ap = 1D. | |||||||||||||
Remarques : Voici les recommandations de ZCC Cutting Tools pour le fraisage latéral. Pour le rainurage, utilisez les modèles 50% à 70% à la vitesse indiquée et les modèles 40% à 60% à l'avance indiquée.
| Qualité de l'outil | Diamètre de l'outil D (mm) | φ2 | φ3 | φ4 | φ5 | φ6 | φ8 | φ10 | φ12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AL-2B | Vitesse (tr/min) | 40,000 | 26,500 | 20,000 | 16,000 | 13,000 | 10,000 | 8,000 | 6,600 |
| Avance (mm/min) | 2,000 | 1,950 | 1,950 | 1,950 | 2,000 | 2,450 | 2,200 | 2,050 | |
| Profondeur de coupe maximale | ae = 0,2D, ap = 0,1 D. | ||||||||
Remarque : Ces paramètres constituent des recommandations de la société ZCC Cutting Tools.
| Fraise | Pièce à usiner | Matériau de l'outil | v (m/min) | af (mm/dent) | ap (mm) | γ0 (°) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Fraise rapide à trois cannelures | 7055 | KMG407 | 5 | 0.08 | 2 | 0–5 |
Faites-nous part de votre dessin, de votre matériau, de votre objectif de tolérance ou de votre question sur l'application. Notre équipe d'ingénieurs peut vous aider à examiner l'itinéraire d'usinage et vous suggérer une prochaine étape pratique.
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