Par procédé d’extrusion, on peut obtenir un produit long présentant une section transversale constante sur la longueur de la barre en entier. Cette section obtenue est généralement plus sophistiquée que celle d’un simple tube ou d’une barre. Selon sa forme, on distingue les profilés pleins, semi-creux ou creux.
Qu’est-ce que l’extrusion de l’aluminium ?
L’extrusion aluminiumdéfinit l’ensemble des moyens utilisés pour modifier la forme d’un profilé métallique donné. Dans la plupart des cas, on utilise l’aluminium, toutefois, ce n’est pas le seul métal pouvant être utilisé pour l’obtention de profilés à structure résistante et bien élaborée, répondant à des besoins particuliers. En fonction des exigences voulues, on peut donc définir une liste de métal utilisé dans la fabrication d’une extrusion précise.
Différentes fonctions peuvent être intégrées dans la conception et la mise en œuvre des profilés à l’issue d’une extrusion. On peut notamment créer des canaux de vissage, des tubes intégrés, les renforts muraux pour vissage, les ergots d’assemblage, les canaux pour écrou ou pour tête de vis, des charnières, les clipsage, des diffuseurs de chaleur, des rainures et des nervures au niveau de la section transversale du profilé.
Les alliages possibles
Tous les différents types d’alliage peuvent subir une extrusion, toutefois, certains sont plus difficiles à extruder que d’autres. A priori, on distingue 9 différents types d’alliage noté 1 à 9 XXX. Les alliages notés 1 XXX correspondent à un alliage constitué à 99 % d’aluminium en minimum. Les alliages 2 XXX se réfèrent au cuivre comme matériau principal. Les alliages 3 XXX sont riches en pourcentage de manganèse, ceux avec la notation 4 XXX et 5 XXX sont respectivement associé aux alliages du silicium et du magnésium. Les alliages 6 XXX combinent le silicium et le magnésium. Et les deux dernières catégories (7 XXX et 8 XXX) s’associent successivement au zinc et à d’autres éléments métalliques.
Les alliages les plus utilisés dans l’extrusion aluminium sont les séries 2 XXX, 6 XXX et 7 XXX. Ces séries sont généralement thermodurcissables et nécessitent un traitement thermique pour la fabrication des profilés. Les séries les moins utilisées 3 XXX, 4 XXX, 5 XXX et 8 XXX sont plutôt non-thermodurcissables et ne nécessitent donc pas de traitement thermique. Pour ces alliages, on se contente d’un travail à froid en appliquant des méthodes de laminage, pliage et filage à l’acier.
Alliage 1 XXX
Les alliages de la série 1 XXX correspondent aux alliages commercialement purs, utilisés dans de nombreuses applications ne nécessitant pas une résistance mécanique. Ils sont constitués principalement d’aluminium à 99 %, voire plus. Cette série est très résistance aux effets de corrosion, facilement maniable et avec une haute conductivité électrique et thermique. Elle s’utilise surtout pour la fabrication des conducteurs électriques et des profilés des éléments décoratifs dans le domaine du bâtiment.
Alliage 2 XXX
L’alliage de la série 2 XXX utilise le cuivre comme matériau principal pour obtenir une résistance importante à la traction à l’issue d’un traitement thermique. À la différence des autres alliages d’aluminium, cette série ne présente pas un niveau de résistance élevé à la corrosion et nécessite donc une protection par anodisation ou un revêtement d’alliage de la série 6 XXX ou 6000. Difficile à souder, elle s’utilise pour la fabrication des structures rivetées et boulonnées dans le secteur militaire et aéronautique. En effet, on l’utilise dans la fabrication des pièces constitutives des avions et réservoirs cryogéniques.
Alliage 6 XXX
La série 6 XXX représente l’alliage par excellence pour l’extrusion d’aluminium. Polyvalente, thermodurcissable, hautement malléable et soudable, elle possède une excellente résistance mécanique et à la corrosion. Cet alliage se forme généralement de silicium et de magnésium pour la fabrication de profilés bien résistants. Premier choix pour les applications structurelles et architecturales de l’extrusion, il peut être facilement soudé et anodisé. On l’utilise dans de nombreux types d’industrie, notamment les industries ferroviaires, terrestres, maritimes, solaires, éoliennes et pour la fabrication des ponts et des passerelles.
Alliage 7 XXX
L’alliage de la série 7 XXX utilise le zinc comme matériau principal. Pour obtenir de bonnes propriétés mécaniques, le zinc devra être intégré en quantité infime. On peut également rajouter d’autres éléments à cet alliage comme le chrome et le cuivre. Difficile à produire, cet alliage n’est utilisé que pour la fabrication des profilés nécessitant une importante résistance mécanique, notamment la fabrication des pièces pour un avion ou des parechocs de voiture.
Les procédés à suivre pour l’extrusion
A priori, l’extrudeur utilisé pour l’extrusion aluminium devra disposer d’une quantité suffisante des alliages les plus couramment utilisés comme ceux de la série 6 XXX pour répondre de façon pratique aux demandes des clients. La réussite de l’extrusion se traduit généralement par l’atteinte des caractéristiques voulues par le client, à savoir la finition des surfaces, les tolérances dimensionnelles et la résistance mécanique. Ces différentes caractéristiques s’obtiennent suite à un contrôle strict de la température de préchauffage, de pressage et du taux de refroidissement.
Préchauffage
Avant toute chose, il est nécessaire de faire passer les billettes dans un processus de préchauffage. Cette étape est nécessaire pour que le métal adopte la température idéale pour devenir malléable et permettre une mise en solution facile. Dans la plupart des cas, l’extrusion est possible à une température entre 450 et 500 °C.
Pressage
Les billettes préchauffées passeront par la suite au pressage pour donner une impression d’aspect interrompue. Dans cette étape, le métal sera mis sous pression pour pouvoir ensuite passer à travers une filière et devenir un profilé. Pour permettre cette transformation, on a besoin d’exercer une force de pression importante à partir d’un piston hydraulique sur le matériau.
En fonction de sa taille, une presse est capable de générer une force allant d’une centaine de tonnes à 20 000 tonnes et plus. Le choix de la presse se fait donc selon le diamètre des billettes.
Le refroidissement
À la sortie des matrices d’extrusion aluminium et des procédés de pressage, le profilé obtenu passe par la suite par un procédé de refroidissement. À cet effet, on utilise de nombreuses méthodes comme l’utilisation du jet d’eau, d’une brume ou d’un air forcé. Dans certains cas, il est probable que l’extrudeur utilise une combinaison de ces méthodes pour obtenir des résultats plus efficaces. À l’issue de cette étape, le profilé retrouve donc une température normale pour pouvoir être touché à la main sans qu’on se brûle.
Après le refroidissement, les profilés subissent des rectifications avant d’être classés dans des containers pour faire l’objet d’une vérification minutieuse. Par la suite, il se pourrait que l’extrudeur opte pour un traitement de chaleur dans le but d’augmenter leur résistance mécanique à l’issue de l’extrusion aluminium. Avant d’être emballés, des contrôles supplémentaires peuvent s’imposer.