Les porosités dans les alliages                                                                    d'aluminium

Les porosités dans les alliages d’aluminium proviennent principalement de phénomènes métallurgiques dans la phase de l’élaboration de l’alliage. Elles se forment pendant la solidification (vitesse de refroidissement) de l’aluminium. Elles ont souvent pour cause la présence de la vapeur d’eau dans l’atmosphère de fours de coulée ou le degré d’humidité dans l’atmosphère. Les pores sont remplis de gaz d’hydrogène. C’est la présence de l’hydrogène dans l’aluminium qui participe à la formation et à l’évolution des porosités. Aussi le responsable de coulée surveille en permanence l’hygrométrie dans la phase de coulée et cherche à réduire la teneur de l’hydrogène. La valeur seuil de l’hydrogène à ne pas dépasser dépend de la composition de l’alliage. L’élaborateur va essayer de dissoudre les gaz d’hydrogène présent dans les porosités et les refermer.

Si les porosités trouvent principalement leur origine dans la coulée de l’aluminium, la trempe avec son maintien pendant plusieurs heures à de fortes températures peut faire croître ou rouvrir des porosités préexistences dans le matériau.

Les porosités peuvent être des défauts acceptables mais deviennent gênantes lorsqu’elles sont dans une zone critique de la pièce car sa durée de vie s’en trouve réduite. Elles ont un effet négatif sur la ductilité des alliages d’aluminium et leur résistance à la fatigue.

Pour détecter les porosités, il existe plusieurs méthodes par essais non destructifs (END) :

-le contrôle visuel

-le contrôle par ultrason (méthode très utilisé les ultrasons réagissent aussi à d’autres défauts)

-le contrôle par tomographe (méthode la plus précise)

Ces tests font l’objet d’une normalisation. On mesure le taux de porosité, la taille de la porosité et la surface concernée pour voir les conséquences sur les valeurs mécaniques.

En savoir plus : https://tel.archives-ouvertes.fr/pastel-00802983/document

En savoir plus : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/DDOC_T_2015_0265_HEYVAERT.pdf

En savoir plus : http://souspression.canalblog.com/archives/2010/07/01/8868631.html

Les alliages de la série 2000 sont peu aptes à l’anodisation. L’épaisseur de la couche est très réduite et son efficacité aussi.

Les alliages de la série 5000 sont aptes.

Les alliages de la série 6000 sont parfaitement aptes.

Pour les tôles anodisées, l'alliage 5005 H14 est vendu brut avec une anodisation incolore de 15 microns et un film de protection PVC. Il est vendu également brossé anodisé souvent en épaisseur 1, 1.5 ou 2mm. On peut utiliser du brossé anodisé pour des crédences de cuisine en variante à de l'inox 1.4307 Grain 220 en épaisseur 1.5 par exemple.

Les essais non destructifs

1/ Analyse de la surface : le contrôle par ressuage

Le contrôle par ressuage est un procédé de contrôle non destructif (CND) qui permet de révéler des fissures, des criques, de la porosité  sur la surface de la matière. Ce procédé est très utilisé dans l’ aéronautique et le spatial, dans le domaine de l’énergie et du transport. On utilise ce procédé sur les aluminiums, les aciers et les composites. Un pénétrant fluorescent est appliqué sur la matière et peut révéler des lignes continues, des indications linéaires qui sont des amorces de rupture.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Contr%C3%B4le_par_ressuage

2/ Analyse à cœur : le contrôle ultra-son

Le contrôle ultrason est un procédé de contrôle non destructif (CND) très utilisé dans l’aéronautique pour la détection de défauts au cœur de la matière. Des ondes sont propagées par des traducteurs (émetteur-récepteur) au cœur de la matière. L’onde se répand et son écho (signal) peut traduire des défauts matière (porosités, cavités, fissures, inclusions…). L’intensité du signal réfléchi dépend de la forme et de la taille  du défaut rencontré. Les essais non destructifs font l’objet d’une normalisation (hauteur de l’écho, taille du pore…). C’est le client, à la commande, qui doit indiquer à l’élaborateur ou au distributeur la norme à respecter et le niveau d’acceptation du défaut. C’est l’élaborateur qui prend le risque du rebut de la pièce en fonction du niveau d’exigence du client. Il détermine le prix de la pièce en intégrant ce risque. Pour chaque demande de devis de pièces de forme forgées, le fondeur aborde cette question avec le donneur d’ordre.

Le contrôle ultrason se fait dans une cuve d’eau et se réalise à différents moments de la production d’une pièce finie en aluminium. Dans le processus de la fabrication de l’aluminium, l’élaborateur produit des lingots par la coulée semi continue qui sont ensuite traités thermiquement de manière à détendre le matériau et à homogénéiser la composition à l’échelle du grain. Puis, ils sont soumis au contrôle ultrason. Ces lingots sont mis à dimension par sciage et scalpage puis livrés sous forme de lopins.

Le transformateur procède à l’usinage et au contrôle ultrason.Le contrôle ultra-son ne permet pas de détecter de défauts sur les 3 premiers millimètres. Aussi, l'usineur retire 3mm de copeaux de chaque surface des pièces aéronautiques.