Usinage CNC de l'aluminium : Guide de sélection des alliages (6061/7075/2024...)

CNC (Computer Numerical Control) machining is a vital process in modern manufacturing approaches. It enhances precision and cost-effective manufacturing processes. Aluminum is a key common material utilized in CNC machining. An essential characteristic of aluminum is its light-weight and suitability for specific products. It is also famous for its durability, strength, and excellent machinability. These traits make it a material that applies to various industries. They form part of the factors that determine the materials selection.

Les 9 premiers alliages d'aluminium pour l'usinage CNC (applications comparées)

 Les alliages d'aluminium sont utilisés dans différents domaines. Leur rôle réside dans la combinaison d'un rapport résistance/poids élevé et d'une résistance à la corrosion. Ces caractéristiques font de l'aluminium un matériau unique et essentiel, en particulier dans le domaine de la commande numérique. Le processus CNC utilise des alliages comme l'aluminium pour obtenir des résultats spécifiques.

1. Aluminium 6061

Caractéristiques

6061 aluminum is a common and versatile alloy. Its role in CNC Machining offers ripple benefits. It provides an optimal balance of structural strength and high machinability. In its widely used T6 temper, 6061 aluminum typically delivers a reliable yield strength of approximately 276 MPa (40,000 psi) ^[1]. Furthermore, this composition naturally forms a protective oxide layer, significantly enhancing its resistance to atmospheric corrosion.

Applications

L'aluminium 6061 est utilisé pour produire des composants structurels. Son rôle s'étend aux secteurs de la marine, de l'automobile et de l'aérospatiale. Il est couramment utilisé pour fabriquer des roues de camions, des cadres de bicyclettes, des pièces de quincaillerie marine et des cadres de bicyclettes.

Considérations relatives à l'usinage

Le 6061 est facile à usiner. Cependant, cette caractéristique rend parfois difficile l'obtention d'états de surface. Il nécessite une lubrification et un refroidissement adéquats. La lubrification est essentielle pour éviter la surchauffe et prolonger la durée de vie de l'outil. Le processus peut ajouter des finitions de surface dans des spécifications supplémentaires au processus.

Quand choisir l'aluminium 6061 

The alloy represents a compelling choice of parts that need proper balance, ease of machining, and corrosion resistance. Due to its excellent machinability and predictable performance, 6061 aluminum is highly effective for prototypage rapide. Furthermore, it remains a vital material choice for lightweight fixtures and robust structural parts.

2. Aluminium 7075

Caractéristiques

7075 aluminum is one of the strongest commercial alloys available in the manufacturing industry. When heat-treated to a T6 temper, it achieves a massive ultimate tensile strength exceeding 572 MPa (83,000 psi), effectively matching or surpassing many grades of structural steel ^[2]. Nevertheless, the high zinc and copper content results in lower natural corrosion resistance compared to the 6061 series. The material also has a lower machinability rate, which is advocated by its high strength.

Applications

L'aluminium 7075 est essentiel dans l'industrie aérospatiale, y compris l'industrie militaire et l'outillage. Il est utilisé pour des produits tels que les ailes d'avion, les équipements sportifs tels que les cadres de VTT et les clubs de golf, et les structures de fuselage. La résistance et le poids sont parmi les facteurs déterminants de son application.

Considérations relatives à l'usinage

Machining 7075 aluminum requires more focus. The high strength can cause wear and tear. Machining 7075 aluminum requires strict parameter control. The material’s extreme strength accelerates tool wear and heat generation. To achieve precise results and extend tool life, machinists must utilize high-quality, coated carbide cutting tools alongside optimized feed rates and rigid workholding. 

Quand choisir l'aluminium 7075

Le choix de l'aluminium 7075 dépend de nombreux facteurs. L'usure est une préoccupation majeure de la CNC. Néanmoins, ce facteur est vital pour les applications qui nécessitent son intégration dans le processus.

3. 2024 Aluminium

Caractéristiques

L'aluminium 2024 est réputé pour son rapport résistance/poids élevé. L'aluminium 2024 est réputé pour son rapport résistance/poids élevé, ce qui le rend supérieur aux autres types d'alliages. Il est réputé pour ses applications dans l'aérospatiale.

Applications

L'aluminium 2024 est principalement utilisé dans la fabrication des avions. Les pièces les plus courantes dans sa construction sont le fuselage, les ailes et les pièces portantes essentielles. Il est également utilisé dans la fabrication de véhicules militaires. La précision des véhicules militaires réside dans la qualité et la capacité à créer des revêtements protecteurs. Les produits nécessitent des matériaux robustes et moins résistants à la fatigue.

Considérations relatives à l'usinage

L'usinage de l'aluminium 2024 peut présenter de nombreux défis en raison de divers facteurs. Les matériaux subissent parfois un écrouissage au cours du processus d'usinage. Une lubrification et un refroidissement adéquats sont également essentiels pour éviter les surchauffes. L'utilisation d'outils tranchants et la gestion de la vitesse de coupe sont essentielles pour surmonter l'usure des outils.

Quand choisir l'aluminium 2024

 L'aluminium 2023 convient aux pièces qui exigent une grande solidité et une grande résistance à la fatigue. L'aérospatiale est un grand consommateur de produits en aluminium 2024. L'aluminium 2024 est également efficace pour les produits soumis à des contraintes importantes.

4. Aluminium 5052

Caractéristiques

L'alliage d'aluminium 5052 est utilisé pour fabriquer des outils moins résistants. Il est particulièrement adapté à l'environnement marin. Il offre une résistance modérée. Il est également façonnable, mais n'est pas aussi résistant que les alliages 6061 et 7075.

Applications

Il s'applique à la fabrication de réservoirs de carburant dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile. Il s'agit d'un matériau essentiel pour la fabrication de composants marins tels que les plaques de pont et les coques de bateaux. Il joue également un rôle essentiel dans la construction de réservoirs sous pression. Les niveaux de pression standard du produit sont ceux des réservoirs et des conteneurs. La résistance du produit est essentielle dans un environnement où règnent l'humidité et le sel. Elle est également essentielle dans la construction de produits architecturaux. Les panneaux de toiture et les panneaux extérieurs dans les zones côtières sont en aluminium 5052.

Considérations sur les machines

L'aluminium 5052 est relativement simple et facile à usiner. Toutefois, il peut présenter des finitions de surface rugueuses en cas de lubrification insuffisante. L'aluminium 5052 présente une bonne résistance à la corrosion, ce qui permet de l'utiliser dans des zones où les produits sont soumis à des environnements difficiles.

Quand choisir l'aluminium 5052

L'aluminium 5052 convient aux produits résistants à la corrosion. Les produits de revêtement qui en ont besoin peuvent-ils être utilisés dans des environnements chimiques et marins ? L'aluminium 5052 offre une résistance modérée et la résistance à la corrosion est un besoin important.

5. 6082 Aluminium

Caractéristiques

Le 6082 est un alliage à haute résistance, essentiel pour les applications structurelles. Il offre un excellent usinage, une résistance à la corrosion et une grande solidité. Il est plus résistant que l'aluminium 6061 mais moins que l'aluminium 7075.

Applications

TThe 6082 alloy is heavily utilized in constructing solid structural components. It is essential for manufacturing robust load-bearing parts such as beams and heavy-duty frames. It supports the strength of construction and machinery. In the transport industry, it is vital to manufacture bridges, rails, and heavy-duty parts. The automotive components parts are key, with moderate strength and effective resistance to corrosion.

Considérations

Le processus d'usinage se concentre sur la résistance et la facilité d'usinage. L'aluminium 6082 présente des caractéristiques d'usinage modérément faciles et offre une finition de surface efficace.

Quand choisir l'aluminium 6082 :

L'aluminium 6082 convient aux produits dont l'usinabilité est essentielle. Comme les autres métaux, c'est aussi le meilleur choix pour les pièces qui font l'objet d'une fabrication en grande quantité et de tolérances serrées. Il est idéal pour les pièces complexes et de petite taille qui doivent être fabriquées dans les plus brefs délais.

6. 2011 Aluminium

Caractéristiques

L'aluminium 2011 était un alliage couramment utilisé pour sa bonne usinabilité. C'est l'un des alliages d'aluminium les plus faciles à usiner et le meilleur choix pour les conceptions complexes. Néanmoins, il est moins résistant à la corrosion. Cependant, il est faible par rapport à d'autres alliages. Il s'agit d'un matériau de base pour l'usinage de la plupart des pièces.

Applications

L'aluminium 2011 est indispensable à la fabrication de composants de précision. Certains produits sont des roulements, des pièces complexes et des engrenages. En raison de sa haute précision et de ses détails, il s'applique à la fabrication de pièces de machines. L'élément final est constitué par les outils de haute précision qui exigent une machinabilité de haut niveau et des tolérances serrées.

Considérations relatives à l'usinage

The solid 2011 aluminum alloy is highly machinable. It is exceptionally suitable for products that demand high-speed, precision cutting operations. It is suitable for products that demand high-precision machining. Nevertheless, it offers lower corrosion resistance. It is not ideal for products applicable in harsh environments.

Quand choisir l'aluminium 2011

L'aluminium 2011 convient aux produits dont l'usinabilité est essentielle. C'est également le meilleur choix pour les pièces qui doivent être fabriquées en grande quantité et pour lesquelles les tolérances sont serrées. C'est le meilleur choix pour les pièces complexes et de petite taille qui doivent être fabriquées dans les plus brefs délais.

7. MIC6

Caractéristiques

Le MIC 6 est un alliage d'aluminium moulé utilisé dans les produits à haute stabilité et usinabilité. Il est fréquent que les pièces exigent des tolérances serrées et que les fabricants recherchent la stabilité dans le temps.

Applications

La MIC6 est couramment utilisée pour produire des moules de précision, tels que le moulage et le moulage par injection. Il convient également pour les composants d'outillage, y compris les gabarits et les fixations. Enfin, dans les pièces aérospatiales, le MIC6 est applicable pour les produits qui requièrent une grande stabilité dimensionnelle.

Considérations relatives à l'usinage

Le MIC6 est idéal pour les pièces qui exigent le plus haut niveau de précision. Il est courant et utile dans les domaines où les pièces doivent respecter des tolérances élevées. L'outillage, les moules et les composants des produits aérospatiaux sont essentiels à la précision. L'usinage CNC doit donc se concentrer sur les spécifications et les nouvelles exigences des pièces.

8. A380 Aluminium

Caractéristiques

L'aluminium A380 convient à la production de pièces automobiles. Les produits typiques de cet alliage sont les boîtiers de transmission, les blocs moteurs et d'autres éléments automobiles robustes. Il est également idéal pour la production de pièces informatiques. Les pièces informatiques les plus courantes avec l'A380 sont les téléphones, les ordinateurs et les produits électroniques grand public. L'aluminium de l'A380 convient également aux produits aérospatiaux. Les composants non critiques, y compris les supports et les boîtiers, dépendent de l'A380.

Considérations relatives à l'usinage

A380 is primarily formulated as a standard die-casting alloy rather than an extruded billet. Consequently, CNC machining operations on A380 are typically reserved for the precise post-machining of already cast components. Operators must utilize sharp tooling to prevent surface tearing during these secondary cutting passes. The A380 aluminum can exhibit limitations in producing the parts due to the casting process and composition. Sharp tools are crucial to prevent tearing, and cutting speeds need to be controlled to attain optimal results.

Quand choisir l'aluminium A380

L'aluminium A380 est un outil essentiel pour les pièces moulées à haute résistance. L'objectif est d'obtenir une bonne usinabilité et d'accorder moins d'importance à la résistance à la corrosion.

9. 1100 Aluminium

Caractéristiques

L'aluminium 1100 est un produit commercial. Il est utilisé dans la fabrication de produits nécessitant une résistance à la corrosion. Il est également essentiel pour une bonne formabilité. Bien que la résistance de l'aluminium 1100 soit inférieure à celle d'autres alliages, il est efficace pour les produits qui requièrent de la résistance.

Applications

L'aluminium 1100 est essentiel à la fabrication de composants architecturaux, notamment les façades, les toitures et les revêtements. Il est également essentiel dans la fabrication des échangeurs de chaleur. Les produits standard sont les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation ainsi que différents systèmes de réfrigération. Le dernier composant utilisant l'aluminium 1100 est l'équipement de transformation des aliments. Les alliages sont couramment utilisés pour les ustensiles de cuisine et d'autres produits essentiels pour leur résistance à la corrosion.

Considérations relatives à l'usinage

L'aluminium 1100 convient à l'usinage. Il fournit d'excellentes surfaces cruciales. Néanmoins, il offre une faible résistance et est moins efficace dans les applications soumises à de fortes contraintes.

Quand choisir l'aluminium 1100

L'aluminium 1100 est choisi pour les produits qui nécessitent une résistance efficace à la corrosion. Il est également courant pour la formabilité. Cependant, il est moins critique dans les applications où la résistance est moins importante.

Comparaison des alliages d'aluminium dans l'usinage CNC

Les propriétés courantes sont la résistance à la corrosion, l'usinabilité et la solidité. Les alliages d'aluminium sont couramment utilisés pour l'usinage CNC en raison de leurs propriétés souhaitables. Toutefois, ce processus nécessite des équipements plus avancés, tels que des mesures de précision et des outils de coupe..

Comparaison de la résistance des alliages d'aluminium

• L'aluminium 7075 et 2024 :  The alloy is suitable and preferred for its unique strength. It has zinc as the main component and is effective in military and aerospace products. The 7075 aluminum matches the characteristics of the 2024 aluminum, which also has excellent and high strength. The 2024 aluminum has copper as the primary alloying element, enabling it to achieve a high tensile strength. The 2024 and 7075 aluminum manufacturers of aircraft and other structural components. However, the 2024 aluminum possesses lower corrosion resistance than the 7075 aluminum. It requires the addition of other materials to improve the resistance level.
• Aluminium 6061 : Contrairement aux aluminiums 7075 et 2024, le 6061 offre une résistance modérée. Dans le processus de fabrication CNC, c'est l'un des alliages les plus polyvalents. Toutefois, il présente un rapport résistance/poids impressionnant. L'aluminium joue un rôle essentiel dans la fabrication de composants structurels, d'environnements marins et de pièces automobiles. Il équilibre efficacement d'autres propriétés et résistances, ce qui en fait un élément clé pour les pièces à usage général.
• 1100 aluminium : The 1100 aluminum is the weakest aluminum alloy in CNC machining. It is weak but effective in environments with low corrosion resistance and workability. 1100 aluminum is the weakest aluminum alloy in CNC machining regarding mechanical strength. However, unlike the high-strength 7075 and 2024 alloys, 1100 aluminum is specifically selected when extreme workability and superior corrosion resistance are the absolute highest priorities. However, it is also vital in areas with high formability. 
• Aluminium 5052 : L'aluminium 5052 permet d'offrir une résistance adéquate à la corrosion dans le cadre de l'usinage CNC. Cependant, sa résistance est faible comparée à celle du 7075 et du 6061. Il offre néanmoins une résistance efficace pour différentes applications, telles que les réservoirs marins et chimiques.

Comparaison de l'usinabilité

Il s'agit de la facilité de coupe, de traitement et de façonnage du matériau dans les machines à commande numérique. Elle est cruciale dans la sélection des matériaux en raison de la facilité d'usinage. Elle a une incidence directe sur le temps, le coût, l'usure et la production.

• 2011 aluminium : The 2011 is one of the suitable alloys for machinability. It has a high level of copper and offers excellent cutting properties. It is ideal for products with intricate designs and high tolerances. It has low tool wear and can produce effective cuts, hence high-speed machining. It is also suitable for precision and efficiency.
• Aluminium 6061 : L'aluminium 6061 est efficace pour sa facilité d'usinage. Le temps de traitement est court, d'où une bonne précision dimensionnelle et une finition lisse. Il équilibre l'usinabilité et la résistance, ce qui lui permet d'être utilisé pour diverses pièces dans différentes industries. Néanmoins, il nécessite d'autres pièces dans différentes applications.
• 6082 aluminium : Cet alliage présente les mêmes qualités d'usinabilité que le 6061. Cependant, il offre un niveau élevé de résistance. Il subit une facilité d'usinage. L'augmentation de la 6082 peut nécessiter des outils plus puissants et une plus grande précision pour éviter d'endommager les outils. Il est facile à usiner par rapport au 7075.
• MIC 6 Aluminium : Le MIC 6 est un alliage d'aluminium moulé applicable en raison de sa machinabilité et de ses capacités dimensionnelles supérieures. La finition lisse et la précision sont généralement des éléments clés. Les produits courants sont les moules et les plaques pour l'industrie automobile. Le MIC 6 permet une finition de surface efficace et facilite l'usinage.
• Aluminium 7075 et 2024 : Les aluminiums 7075 et 2024 offrent une résistance et une robustesse élevées dans la machine par rapport à la robustesse des aluminiums 2011 et 6061. Cette résistance élevée est parfois responsable d'une usure accrue. Les fabricants doivent contrôler efficacement les paramètres de coupe. Néanmoins, ils peuvent être efficaces dans l'usinage mais moins tolérants que les alliages moins résistants.

Comparaison de la résistance à la corrosion

La résistance à la corrosion est une caractéristique essentielle pour les pièces qui sont confrontées à des environnements difficiles. De plus en plus de pièces doivent pouvoir être utilisées dans des environnements marins, extérieurs et chimiques. La composition a un impact sur le niveau de corrosion et de résistance. Elle est comparée aux différents types de résistance.

• 1100 aluminium : L'aluminium 1100 offre des niveaux élevés de résistance à la corrosion parmi la plupart des alliages. Il présente des niveaux de résistance plus faibles et son utilisation est limitée dans les domaines où la résistance est une préoccupation moins importante. Il est courant pour les produits transformés, manipulés et stockés dans le processus alimentaire. Il est également utilisé à des fins décoratives.
• Aluminium 6061 :  6061 Aluminum offers effective resistance to corrosion. However, it is less effective than the 1100 and 5052 aluminum alloys. It is effective in products applicable in outdoor applications such as marine environments, bridges, and buildings. While suitable for general outdoor use, unprotected 6061 remains highly susceptible to galvanic corrosion in severe seawater environments. Utilizing this alloy in aggressive marine conditions demands proper sealing methods, including hard-coat anodizing, to successfully boost its long-term resistance.
• Aluminium 7075 et 2024 : These two high-strength alloys possess relatively poor natural corrosion resistance compared to the 6061 and 5052 series. This vulnerability occurs because their high copper and zinc alloying elements create internal galvanic cells that accelerate oxidation. Consequently, components deployed in harsh environments absolutely require protective surface treatments, such as hard anodizing or specialized painting, to prevent rapid degradation. The harsh environment may not be effective until there is coating and treatment. Key coating approaches are painting and anodizing, which are key for overcoming degradation.

Processus d'usinage CNC pour l'aluminium

 Le processus d'usinage CNC suit une série d'étapes. L'objectif est de garantir le respect de toutes les spécifications de conception.

• Sélection des matériaux : La première étape consiste à choisir un alliage d'aluminium approprié. Le choix doit correspondre aux propriétés attendues, notamment la résistance, l'usinabilité et la corrosion.
• Conception et programmation : The second step involves engineering a precise digital CAD model and exporting it into universal engineering formats like STEP files. This phase also entails utilizing advanced CAM software to calculate optimal tool paths before actual cutting begins.
• Tool setup: La troisième étape est le réglage des outils. Il s'agit d'utiliser les outils de perçage, de taraudage, de coupe et de finition nécessaires. Le matériau est soumis à des opérations précises. L'objectif est de respecter les attentes en matière de dimensions.
• Opérations sur machines : The CNC equipment executes various subtractive operations, such as precision drilling, contour milling, and creating precision tapped holes based on the exact parameters defined during the programming phase. The process includes the speed, tool selection, and feed rates.
• Inspection : After the cutting cycle concludes, quality assurance engineers must conduct rigorous structural inspections. The primary objective is to verify that all dimensions strictly meet the predefined acceptance standards for CNC machined products alongside the specified surface finish.
• Post-traitement : La phase finale est le post-traitement, qui comprend le revêtement, l'anodisation et le polissage.

Aluminium et autres métaux dans l'usinage CNC

L'aluminium présente plus d'avantages que le laiton, l'acier et le titane dans l'usinage CNC.

• Poids : L'un des avantages de l'aluminium est sa légèreté. Il est plus léger que le titane et l'acier. Il est donc crucial de l'utiliser dans les cas où le poids est un facteur important.
• Usinabilité : Les alliages d'aluminium sont plus faciles à usiner que les métaux tels que l'acier et le titane. Cette propriété leur permet de minimiser l'usure lors de la coupe et de raccourcir les temps de production, ce qui les rend essentiels pour la production de masse.
• Résistance à la corrosion : L'aluminium résiste mieux à la corrosion que les autres métaux. Lorsqu'il est anodisé, il devient idéal pour les zones où se trouvent des produits chimiques, de l'eau salée et de l'humidité.

Il est également évident que la résistance du titane et des alliages d'acier est parfois supérieure à celle de l'aluminium. Cette caractéristique est fréquente dans les zones soumises à de fortes contraintes. Pour les produits et les pièces qui nécessitent une durabilité ou une résistance à la traction unique, le titane et l'acier conviennent mieux.

Tolérances d'usinage CNC des profilés en aluminium

Les profilés en aluminium sont usinés pour présenter des tolérances serrées. Les pièces doivent donc s'adapter aux assemblages avec précision. La capacité à façonner les propriétés de l'aluminium est essentielle pour maintenir les performances et l'intégrité des systèmes complexes. Toute interférence avec l'intégrité et la complexité implique de compromettre la qualité du produit à long terme. Tolérances d'usinage CNC pour les alliages d'aluminium : de ±0,001 pouce (aérospatiale) à ±0,010 pouce (général).

Nevertheless, industries that require precision include aerospace, electronics, and automotive products. The objective is to ensure safety, optimal performance, and reliability. Tolerance for such parts is as tight as ±0.001 inches. Success in acceptable tolerances requires improved machining approaches like CNC machining. Attaining such tight tolerances frequently requires advanced multi-axis setups. Additionally, high-precision secondary operations like EDM wire cutting are strategically deployed when manufacturers need to achieve ultra-fine internal corners or extremely complex profiles.

En outre, les méthodes d'inspection et d'essai pratiques sont cruciales pour le processus de fabrication. L'objectif est d'améliorer les profils qui respectent les spécifications établies. L'objectif à long terme est d'atteindre la résistance à la corrosion, l'usinabilité ou la solidité.

Conclusion

La machine CNC avancée offre une qualité et une précision supérieures dans la fabrication. Elle nécessite également des équipements plus avancés, tels que des mesures de précision et des outils de coupe. Les alliages ont des caractéristiques uniques qui les rendent utilisables dans différents environnements. La résistance à la corrosion, la solidité et la durabilité du produit final sont au cœur de la fabrication des alliages. Les décisions doivent garantir que le produit final répond aux exigences économiques et fonctionnelles. La sélection de l'alliage approprié permet d'optimiser le processus d'usinage. Les fabricants doivent se concentrer sur la production de composants en aluminium de haute qualité. Les produits ont d'excellentes performances et une grande précision. Ainsi, le 6061 est excellent pour la polyvalence, et le 5052 est le plus efficace pour une bonne résistance à la corrosion.

Conseils : En savoir plus sur les autres procédés d'usinage des métaux

Usinage CNC du cuivre	Usinage CNC du bronze	Usinage CNC de l'acier
Usinage CNC du titane

Référence

[1] ASTM International. (2021). ASTM B209/B209M-21a Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate. https://doi.org/10.1520/B0209_B0209M-21A

[2] ASTM International. (2019). ASTM B211/B211M-19 Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Rolled or Cold Finished Bar, Rod, and Wire. https://doi.org/10.1520/B0211_B0211M-19