Alliages d'aluminium et types d'acier

Les alliages d'aluminium ont généralement un module élastique d'environ 70 GPA, soit environ 1-Un tiers du module élastique d'un alliage d'acier. Par conséquent, pour une charge donnée, un composant ou une unit é en alliage d'aluminium subira une déformation plus importante à l'état élastique qu'un composant en acier de même taille et de même forme.

Pour les nouveaux produits métalliques, le choix de la conception dépend généralement du choix de la technologie de fabrication. L'extrusion est particulièrement importante à cet égard, car les alliages d'aluminium, en particulier la série Al - Mg - Si, peuvent être facilement extrudés en profilés complexes.

En général, les alliages d'aluminium permettent une conception plus dure et plus légère que l'acier. Par exemple, considérez la flexion de la feuille-Tube mural: le deuxième moment de la surface est inversement proportionnel à la contrainte dans la paroi du tube, c'est - à - dire que la contrainte la plus élevée est plus faible. Le deuxième moment de la surface est proportionnel au cube du rayon multiplié par l'épaisseur de la paroi, de sorte qu'une augmentation de 26% du rayon (et du poids) entraîne une réduction de moitié de la contrainte de la paroi. Par conséquent, les cadres de bicyclettes en alliage d'aluminium utilisent des diamètres de tubes plus grands que l'acier ou le titane pour obtenir la rigidité et la résistance requises. Dans le domaine de l'ingénierie automobile, les voitures en alliage d'aluminium utilisent des cadres spatiaux en profilés extrudés pour assurer la rigidité. Il s'agit d'un changement fondamental dans la méthode conventionnelle actuelle de conception des véhicules en acier, qui dépend de la rigidité de la coque de la carrosserie, appelée conception monomère.

L'alliage d'aluminium est largement utilisé dans les moteurs automobiles, en particulier dans les blocs de cylindres et les Carter, car il réduit le poids. Étant donné que les alliages d'aluminium se déforment facilement à haute température, le système de refroidissement de ces moteurs est essentiel. Les progrès de la technologie de fabrication et de la métallurgie contribuent également au succès de l'application des moteurs automobiles. Dans les années 1960, la tête de cylindre en aluminium de corvair était connue pour la rupture et l'écaillage des fils qui n'existaient pas dans la tête de cylindre en aluminium actuelle.

Une contrainte structurale importante des alliages d'aluminium est que leur résistance à la fatigue est inférieure à celle de l'acier. Dans des conditions de laboratoire contrôlées, l'acier présente une limite de fatigue, c'est - à - dire une amplitude de contrainte inférieure à laquelle il n'y a pas de défaillance - le métal ne continue pas de s'affaiblir avec l'allongement du cycle de contrainte. Les alliages d'aluminium n'ont pas cette limite inférieure de fatigue et continueront de s'affaiblir avec un cycle de contrainte continu. Par conséquent, les alliages d'aluminium sont rarement utilisés pour les pièces nécessitant une résistance à la fatigue élevée dans des conditions de cycle élevé (plus de 107 cycles de contrainte).