Comprendre les tubes extrudés en aluminium avec soudure et sans soudure

À première vue, les tubes en aluminium peuvent sembler identiques, mais leurs structures internes peuvent varier considérablement. Ces différences de fabrication, apparemment mineures, peuvent avoir un impact profond sur les performances et les applications du produit final. Cet article fournit une analyse approfondie des procédés d'extrusion de l'aluminium avec soudure (structurels) et sans soudure, compare leurs avantages et leurs inconvénients et offre des conseils d'application complets pour soutenir une sélection de matériaux éclairée.

Introduction : Aperçu des tubes extrudés en aluminium

Les tubes extrudés en aluminium sont des profilés creux avec des formes en coupe transversale spécifiques, fabriqués par des procédés d'extrusion. Cette technique consiste à forcer des billettes d'aluminium chauffées à travers une filière sous haute pression pour obtenir les formes souhaitées. Appréciés pour leurs propriétés de légèreté, leur résistance, leur résistance à la corrosion et leur usinabilité, ces tubes sont largement utilisés dans la construction, le transport, le génie mécanique et l'électronique. En fonction des techniques de fabrication, ils sont classés en types avec soudure (structurels) et sans soudure, qui présentent des différences notables de performance et d'application malgré des similitudes superficielles.

Tubes extrudés en aluminium avec soudure (tubes structurels)

Définition et procédé de fabrication

Les tubes extrudés en aluminium avec soudure, communément appelés tubes structurels ou tubes extrudés à orifices, sont produits par extrusion à filière à orifices. Cette filière spécialisée contient plusieurs orifices (canaux) qui divisent la billette d'aluminium en plusieurs flux de métal. Ces flux contournent les ponts de support de la filière avant de se réunir et de se souder à la sortie pour former la section creuse, ce qui entraîne des soudures visibles.

La séquence de fabrication comprend :

• Préparation de la billette : Sélection des alliages d'aluminium appropriés, découpe des billettes aux longueurs requises et chauffage pour la plasticité
• Assemblage de la filière : Installation de filières à orifices avec des composants tels que des boîtiers de filière, des mandrins et des ponts de support
• Extrusion : Forcer des billettes chauffées à travers des filières sous haute pression pour créer plusieurs flux de métal
• Refroidissement et calibrage : Stabilisation des dimensions et des propriétés mécaniques
• Post-traitement : Traitements de surface optionnels (anodisation, revêtement), découpe ou pliage

Caractéristiques des filières à orifices

La conception de la filière à orifices influence de manière critique la qualité du produit grâce à :

• Structure multi-orifices : Détermine la division du flux de métal (plus d'orifices augmentent les soudures mais améliorent la vitesse)
• Conception du pont de support : Affecte l'écoulement du métal et la qualité de la soudure
• Conception de la chambre de soudure : Règle la répartition de la pression/température pendant la soudure

Formation et propriétés des soudures

Les soudures, inhérentes à ces tubes, se forment lorsque les flux de métal se rejoignent sous l'effet de la chaleur et de la pression, brisant les oxydes de surface pour une liaison par diffusion atomique. Généralement plus faibles que le métal de base, ces soudures sont des points faibles potentiels affectés par :

• La nuance d'alliage d'aluminium (la soudabilité varie)
• La température d'extrusion (une température plus élevée améliore la résistance mais risque de grossir le grain)
• La pression d'extrusion (améliore la liaison mais peut endommager les filières)
• La vitesse d'extrusion (des vitesses plus faibles améliorent la qualité mais réduisent le rendement)

Avantages et inconvénients

Avantages :

• Coût inférieur grâce à des filières plus simples et une production plus rapide
• Précision supérieure de l'épaisseur de paroi, en particulier pour les petits diamètres
• Capacité pour des sections transversales complexes
• Meilleure concentricité que les alternatives sans soudure

Inconvénients :

• Les soudures réduisent la résistance et la résistance à la corrosion
• Ne convient pas aux applications à haute pression
• L'anodisation peut révéler des lignes de soudure, affectant l'apparence

Tubes extrudés en aluminium sans soudure

Définition et procédé de fabrication

Les tubes sans soudure sont fabriqués sans soudures en utilisant des méthodes de perçage ou d'extrusion directe :

• Perçage : Perforation de billettes solides avant l'extrusion
• Extrusion directe : Utilisation de filières équipées de mandrins pour former des sections creuses directement

Le procédé d'extrusion directe comprend :

• Préparation de billettes de haute qualité pour une microstructure uniforme
• Installation de filières équipées de mandrins
• Extrusion de billettes chauffées tout en synchronisant le mouvement du mandrin
• Refroidissement et calibrage pour la précision dimensionnelle
• Post-traitement optionnel

Caractéristiques du procédé

• Qualité supérieure des billettes pour une minimisation des défauts
• Conception précise des filières pour le contrôle dimensionnel
• Paramètres stables de température, de pression et de vitesse

Avantages et inconvénients

Avantages :

• Pas de soudures : résistance et résistance à la pression plus élevées
• Résistance à la corrosion améliorée
• Apparence anodisée constante

Inconvénients :

• Coûts plus élevés en raison des exigences de procédé strictes
• Contrôle moins précis de l'épaisseur de paroi pour les petits diamètres
• Problèmes de concentricité potentiels dus au mouvement du mandrin

Comparaison des performances

Champs d'application

Applications des tubes avec soudure

Courants dans les scénarios sensibles aux coûts et à basse pression :

• Construction : Cadres de fenêtres/portes, garde-corps, murs-rideaux
• Mobilier : Cadres de chaises, étagères, présentoirs
• Transport : Intérieurs de véhicules, porte-bagages
• Électronique : Dissipateurs thermiques, boîtiers

Applications des tubes sans soudure

Préférés pour les environnements exigeants :

• Aérospatiale : Composants d'aéronefs, conduites hydrauliques/de carburant
• Automobile : Conduites de frein/carburant/direction assistée
• Pétrole/Gaz : Pipelines, équipements chimiques
• Médical : Cylindres hydrauliques
• Sports : Cadres de vélos haut de gamme, bâtons de ski

Lignes directrices pour la sélection des matériaux

Tenez compte des facteurs suivants lors du choix :

1. Application : Évaluer les exigences de pression/contrainte
2. Besoins mécaniques : Faire correspondre les propriétés de l'alliage aux exigences de performance
3. Résistance à la corrosion : Sélectionner les alliages/traitements de surface en conséquence
4. Esthétique : Tubes sans soudure pour des finitions anodisées supérieures
5. Budget : Équilibrer le coût par rapport aux exigences techniques

Options de traitement de surface

Les méthodes d'amélioration courantes comprennent :

• Anodisation : Crée des couches d'oxyde protectrices avec des options de coloration
• Revêtement : Applique des couches de peinture protectrices/décoratives
• Électrophorèse : Forme des revêtements uniformes par dépôt électrique
• Revêtement en poudre : Finitions en poudre cuites à la chaleur

Méthodes de connexion

Techniques d'assemblage standard :

• Soudure : Pour les joints permanents du même alliage
• Filetage : Permet le démontage/remontage
• Brides : Adaptées aux connexions de grand diamètre
• Raccords à embouts : Idéaux pour les tubes de petit diamètre

Tendances futures

Les développements de l'industrie se concentrent sur :

• Alliages d'aluminium à résistance plus élevée
• Conceptions de sections transversales plus complexes
• Traitements de surface avancés
• Fabrication intelligente automatisée

Les tubes extrudés en aluminium restent essentiels dans toutes les industries, avec des variantes avec et sans soudure servant à des fins distinctes. La sélection des matériaux nécessite une évaluation minutieuse des besoins techniques, des facteurs environnementaux et des contraintes budgétaires. Les progrès technologiques continus élargiront encore les capacités de ces matériaux dans toutes les applications.