Avez-vous fait attention aux différents matériaux utilisés pour le corps des lampes torches, lampes de poche, lampes tactiques ou militaires Olight ? Fer, zinc, aluminium, laiton, titane ? Toutefois, pour la plupart des lampes Olight, est utilisé un alliage d'aluminium. Alors nous allons vous en dévoiler un peu plus au sujet de ce matériau.
L'aluminium, le magnésium, le titane et d'autres métaux de faible densité sont souvent appelés métaux légers, tandis que leurs alliages respectifs sont appelés alliages légers. La Olight BATON 3 PRO Max TAN est fabriquée en alliage de magnésium. Les performances exceptionnelles et le potentiel des alliages légers incitent de plus en plus de pays à attacher de l'importance à la recherche, au développement et à la promotion de ces matériaux. Parce qu'ils ont un excellent rapport résistance-poids, c'est-à-dire qu'ils sont légers et robustes, ils sont très appréciés, notamment pour les technologies sensibles en termes de poids, comme les plates-formes subissant un mouvement rapide, les structures d'avion, les cadres de vélo, etc. Nous savons qu'un alliage d'aluminium est un alliage pour lequel l'aluminium est l'élément constitutif de base associé à un ou deux autres éléments d'alliage, avec des propriétés métalliques. Dans la plupart des alliages d'aluminium, la teneur en aluminium est de 90% à 96%, les autres éléments d'alliage comprennent le cuivre, le zinc, le manganèse, le magnésium, le silicium, etc.
Qu'est-ce qu'un alliage d'aluminium aéronautique ?
L'aluminium aéronautique est un alliage d'aluminium déformable de haute dureté, qui est actuellement largement utilisé dans l'industrie aéronautique. Comparé à l'aluminium ordinaire, l'aluminium utilisé pour la contruction des avions répond à des exigences plus élevées en termes de résistance, dureté, ténacité, résistance à l'usure et plasticité. Il a de bonnes fonctionnements mécaniques et usinables, une bonne plasticité après traitement en solution solide, un bon effet de renforcement par traitement thermique, généralement une résistance à des températures inférieures à 150℃ (voire plus), une bonne ténacité, c'est donc un matériau de structure aéronautique idéal.
Les performances de l'aluminium pur ne peuvent pas satisfaire aux exigences d'utilisation dans la plupart des cas, c'est pourquoi des éléments d'alliage divers sont ajoutés à l'aluminium pur pour produire des alliages répondant à diverses fonctions et utilisations. Les alliages d'aluminium sont de bons conducteurs de chaleur, faciles à mettre en forme et aussi moins onéreux. Ils sont donc souvent utilisés dans les domaines de l'aéronautique, du transport, des matériaux de construction légers, des communications, de l'électronique etc...
Il existe plusieurs types d'alliages d'aluminium utilisés pour la construction des avions. Les alliages d'aluminium utilisés dans la structure des avions sont principalement de la série 2 (2024, 2017, 2A12, etc.) et de la série 7 (7075, 7475, 7050, 7A04, etc.). Dans une moindre mesure, sont aussi utilisées une partie de la série 5 (5A06, 5052, 5086, etc.) et de la série 6 (6061, 6063, 6082, etc.) ainsi que quelques autres séries d'aluminium.
2024-T3
Al 2024-T3 est composé de 4,5% de cuivre, 0,6% de manganèse et 1,5% de magnésium. C'est un alliage d'aluminium anti-fatigue parmi les plus utilisés en construction aéronautique. Bien qu'il ne soit pas adapté à la soudure et ne puisse pas être traité thermiquement, il a une excellente finition de surface, ce qui en fait un bon choix pour les travaux de réparation.
6061-T6
Al 6061-T6 est composé de 0,25% de cuivre, 0,6% de silicium, 1,0% de magnésium et 0,25% de chrome. Cet alliage fournit lui aussi une bonne finition. Les teneurs en silicium et en magnésium de cet alliage sont assez proches pour former du siliciure de magnésium (Mg2Si) afin d’obtenir un alliage déformable par traitement thermique. Autrement dit, il peut être traité thermiquement. En outre, il a une bonne résistance à la corrosion et est très adapté à la soudure. Sa résistance et sa capacité de traitement peuvent rivaliser avec l'acier à faible teneur en carbone. La résistance minimale à la déformation de l'Al 6061-T6 est de 35 ksi (240 MPa), presque la même que celle de l'acier A36 mais en étant beaucoup plus léger (environ 1/3 du poids de l'acier).
3003-H14
Al 3003-H14 contient 1,2% de manganèse et est l'alliage d'aluminium le plus largement utilisé. Il est facile à usiner et bien qu'il ne puisse pas être traité thermiquement, sa résistance peut être améliorée par l’usinage à froid.
7075-T6
Al 7075-T6 est composé de 1,6% de cuivre, 2,5% de magnésium et 5,6% de zinc. Les fabricants d'avions l'utilisent souvent pour renforcer la structure de l'avion. En raison de sa teneur en cuivre de 1,6%, sa soudabilité est médiocre, mais sa capacité de traitement est forte. Il peut être traité thermiquement.
5052-H32
Al 5052-H32 est composé de 2,5% de magnésium et 0,25% de chrome. Cet alliage présente la meilleure résistance dans la série des alliages non chauffés et cette résistance peut être améliorée par l'usinage à froid. Il a également une excellente « anti-fatigue » , une résistance à la corrosion et une usinabilité, ce qui en fait un matériau très adapté pour l'aviation et la navigation.
Caractéristiques de base de l'alliage d'aluminium aéronautique
Les principales caractéristiques de l'alliage d'aluminium aérospatial sont : la taille et l'intégration, l'amincissement et la légèreté, la précision des dimensions de la section transversale et la tolérance de forme et de position, l'uniformité et la qualité de la performance. Selon les différentes conditions d'utilisation et les produits, l'alliage d'aluminium aérospatial est principalement un alliage d'aluminium à haute résistance c’est à dire un alliage d'aluminium résistant à la chaleur et à la corrosion. Les alliages d'aluminium à haute résistance sont principalement utilisés pour les parties du fuselage de l'avion, le compartiment moteur, les sièges, les systèmes de contrôle, etc ...
La caractéristique la plus importante de l'alliage d'aluminium aéronautique est qu'il peut augmenter la résistance par traitement thermique de déformation. Le traitement thermique de déformation est une combinaison de renforcement par déformation et par transformation de phase, ce qui est un processus intégré durant lequel le processus de formation et les performances de formage sont unifiés. Lors de la déformation plastique de l'alliage d'aluminium aéronautique, la densité des défauts dans le cristal augmente, ces défauts cristallins provoquent des changements dans l'organisation microscopique à l'intérieur du matériau. Au cours du processus de déformation plastique, des changements tels que la récupération dynamique, la recristallisation dynamique, la recristallisation subdynamique, la recristallisation statique, la récupération statique, etc. se produisent dans la structure cristalline. Ces changements dans la structure cristalline, s’ils sont bien contrôlés, peuvent augmenter significativement les performances mécaniques du matériau et augmenter sa durée de vie.
Les alliages d'aluminium aéronautiques sont généralement renforcés par la précipitation de phases dispersées dans un solide sur-saturé. La séquence de précipitation générale intervient selon l’ordre suivant : zone de regroupement (ou zone GP) ~ phase de transition (phase métastable) ~ phase d'équilibre. Pendant le processus de traitement thermique de déformation, la précipitation induite par la déformation, l'effet de précipitation sur la déformation, l'interaction entre la déformation et la précipitation, ont un impact dynamique sur les performances du matériau.
Le processus de renforcement par précipitation du traitement thermique de déformation est fortement influencé par la température. Le traitement thermique de déformation peut être divisé en traitement thermique de déformation à haute température et traitement thermique de déformation à basse température. Le processus de base du traitement thermique de déformation à basse température est : trempe de l'alliage d'aluminium aéronautique, déformation à froid à température ambiante, traitement thermique de vieillissement. Après ce traitement, la résistance de l'alliage d'aluminium aéronautique est grandement augmentée, mais la plasticité est réduite. Le processus de traitement thermique de déformation à haute température est : trempe, déformation à haute température, vieillissement. Après le traitement thermique de déformation à haute température, la résistance du matériau est élevée, la plasticité et la ténacité sont améliorées et la résistance à la chaleur de l'alliage est également améliorée.
Une autre caractéristique de l'alliage d'aluminium aéronautique est qu'il est difficile à souder. Ainsi, pendant le processus de soudage, l'alliage d'aluminium aéronautique présente les problèmes suivants :
1) Il s'oxyde facilement. Dans l'air, l'aluminium peut facilement réagir avec l'oxygène pour former une pellicule mince et dense d'oxyde d'aluminium. La surface du film d'oxyde d'aluminium absorbe facilement l'humidité. Pendant le soudage, elle empêche la fusion du métal de base, ce qui peut facilement entraîner des défauts tels que des porosités, des inclusions de scories, des non-fusions, etc., ce qui diminue les performances du joint soudé.
2) Il est susceptible de produire des porosités. La principale cause de la formation de porosités lors du soudage de l'aluminium et de ses alliages est l'hydrogène. Comme l'aluminium liquide peut dissoudre beaucoup d'hydrogène et que l'aluminium solide ne dissout presque pas l'hydrogène, lorsque la température du bain de fusion refroidit et se solidifie rapidement, l'hydrogène n'a pas le temps de s'échapper et a tendance à se regrouper dans le joint soudé pour former des porosités.
3) Les joints soudés sont sujets à la déformation et à la formation de fissures. Le coefficient de dilatation linéaire et le taux de contraction cristalline de l'aluminium sont environ deux fois ceux de l'acier, ce qui peut facilement causer une grande déformation de soudage et des contraintes internes. Pour les structures rigides, cela favorisera la formation de fissures thermiques.
4) Le coefficient de conductivité thermique de l'aluminium est élevé. Il est environ quatre fois celui de l'acier, donc lors du soudage de l'aluminium et de ses alliages, plus de chaleur doit être consommée que lors du soudage de l'acier.
5) Évaporation et combustion des éléments d'alliage. Les alliages d'aluminium contiennent des éléments à point d'ébullition bas (tels que le magnésium, le zinc, le manganèse, etc.), qui, sous l'effet de l'arc électrique à haute température, sont susceptibles de s'évaporer et de brûler, ce qui modifie la composition chimique du métal de soudure et réduit les performances du joint soudé.
6) Faible résistance et plasticité à haute température. À haute température, la résistance et la plasticité de l'aluminium sont très faibles, ce qui endommage la formation du métal du joint soudé et peut parfois provoquer l'effondrement et le perçage du métal du joint soudé.
7) Pas de changement de couleur. Il n'y a pas de changement de couleur notable lorsque l'aluminium et ses alliages passent de l'état solide à l'état liquide, ce qui rend difficile pour l'opérateur de maîtriser la température de chauffage.
Compte tenu des difficultés de soudage des alliages d'aluminium, l'utilisation de la déformation thermique pour fabriquer des composants structurels entiers en alliage d'aluminium aéronautique est une tendance de développement qui connaît actuellement un certain succès.
Classification des alliages d'aluminium aéronautiques
Les alliages d'aluminium peuvent être classés de différentes manières.
Selon la méthode de traitement, ils peuvent être divisés en deux grandes catégories : les alliages d'aluminium de déformation et les alliages d'aluminium de fonderie. Les alliages d'aluminium de déformation peuvent résister au traitement de pression et être transformés en différents formats et spécifications de matériaux d'aluminium, principalement utilisés pour la fabrication d'équipements aéronautiques. Les alliages d'aluminium de déformation peuvent être divisés en alliages d'aluminium non renforcés par traitement thermique et alliages d'aluminium renforcés par traitement thermique. Les alliages d'aluminium non renforcés par traitement thermique ne peuvent pas améliorer leurs propriétés mécaniques par traitement thermique, mais peuvent être renforcés par déformation à froid. Cela comprend principalement l'aluminium pur, l'aluminium pur industriel et l'aluminium anti-corrosion, etc. Les alliages d'aluminium renforcés par traitement thermique peuvent améliorer leurs propriétés mécaniques par des moyens de traitement thermique tels que la trempe et le vieillissement ; ils peuvent être divisés en aluminium dur, aluminium forgé, aluminium ultra-dur et d'autres alliages d'aluminium spéciaux. Les alliages d'aluminium aéronautiques sont principalement des alliages d'aluminium de déformation qui peuvent être traités thermiquement, tels que les séries 2000 et 7000 d'alliages d'aluminium.
La série 2000 comprend les références 2024, 2A16 (LY16), 2A02 (LY6).
La série 7000 d'alliages d'aluminium, représentée par le 7075, contient principalement du zinc.
Elle fait également partie de la série aéronautique et est un alliage d'aluminium, de magnésium, de zinc et de cuivre ; il s’agit d’un alliage pouvant être traité thermiquement, qui appartient à l'aluminium ultra-dur, et qui a une bonne résistance à l'usure ainsi qu’une bonne soudabilité malgré une résistance à la corrosion relativement faible.
L'alliage d'aluminium aéronautique 2014 est utilisé dans les situations nécessitant une résistance et une dureté élevées (y compris à haute température), telles que les structures lourdes d'avion, les pièces forgées, les plaques épaisses et les matériaux extrudés, les roues et les éléments structurels, le réservoir de carburant du premier étage de la fusée multi-étages et les pièces d'engins spatiaux ainsi que les châssis de camions et les pièces du système de suspension.
Applications des alliages d'aluminium aéronautiques
Il est dit qu'à chaque kilogramme en moins qu'un engin spatial met en orbite, le coût de lancement est réduit d'environ 20 000 dollars. Par conséquent, la réduction de poids est d'une importance cruciale dans le domaine spatial. Si le poids d'un avion de combat est réduit de 15%, la distance de décollage peut être réduite de 15%, le rayon d’action peut être augmenté de 20% et la charge utile peut être accrue de 30%. Donc, les différents gouvernements attachent une grande importance à la recherche et au développement de matériaux de construction légers pour l'aérospatiale.
Les alliages d'aluminium aéronautiques sont largement utilisés dans le domaine de l'aérospatiale grâce à leurs avantages uniques tels que leur faible densité, leur résistance modérée, leur facilité de formage, leur résistance à la corrosion, l’abondance de ressources et leur recyclabilité. Le revêtement, les poutres, les nervures, les longerons, les cadres et les trains d'atterrissage des avions peuvent être fabriqués en alliage d'aluminium, tout comme la cabine d'équipage, le fuselage avant, le fuselage central, le fuselage arrière, la dérive, les volets, les ailerons et les stabilisateurs horizontaux des navettes spatiales.
En fonction de l'utilisation de l'avion, la quantité d'aluminium utilisée varie également. Les avions civils qui mettent l'accent sur la rentabilité utilisent beaucoup d'alliage d'aluminium en raison de son prix bas ; par exemple, l'alliage d'aluminium utilisé dans le Boeing 767 représente environ 81% du poids de la structure de l'avion. Certains alliages d'aluminium aéronautiques ont de bonnes propriétés à basse température et peuvent fonctionner dans un environnement d'hydrogène et d'oxygène liquides, ce qui en fait un excellent matériau pour la fabrication de fusées à propulsion liquide. Les réservoirs de carburant, les réservoirs d'oxydant, les compartiments interstitiels, les sections inter-étages, les sections de queue et les cabines d'instruments des différents étages de la fusée Saturn V, qui a lancé la mission Apollo, sont tous fabriqués en alliage d'aluminium aéronautique.
Actuellement, les matériaux en alliage d'aluminium utilisés dans les avions civils comprennent principalement : des pièces moulées en alliage d'aluminium, des pièces forgées en alliage d'aluminium, des profilés extrudés en alliage d'aluminium de grande section, des plaques épaisses en alliage d'aluminium et des alliages d'aluminium-lithium, etc.
L'alliage d'aluminium aéronautique 2024 est utilisé pour les composants structurels des avions. L'alliage d'aluminium aéronautique 2048 est principalement utilisé pour la fabrication de composants structurels d'aéronefs et de parties de structures d'armes. Le 2218 est principalement utilisé pour les pistons de moteurs d'avions et de moteurs diesel, les têtes de cylindres de moteurs aéronautiques, les roues de turbines à réaction et les anneaux de compresseurs. Le 2219 est utilisé pour les réservoirs d'oxydant soudés des fusées spatiales et les pièces de revêtement et de structure des avions supersoniques.
Le 7049 est utilisé pour les pièces d'avions et de missiles, comme les cylindres hydrauliques des trains d'atterrissage et les pièces extrudées. L'alliage d'aluminium aéronautique 7050 est utilisé pour les plaques d'épaisseur moyenne des composants structurels des avions, les pièces extrudées, les pièces forgées librement et les pièces forgées par moule. L'alliage d'aluminium aéronautique 7178 est utilisé pour la fabrication de composants d'aéronefs et de vaisseaux spatiaux nécessitant une résistance élevée à la compression. Le 7475 est utilisé pour les plaques de fuselage, les cadres d'ailes, les longerons, etc. Le 7A04 est utilisé pour le revêtement des avions, les vis, et les pièces structurales comme les gros longerons, les cadres, les nervures d'aile, les trains d'atterrissage, etc.
Le 6061 est principalement utilisé en raison de sa bonne résistance à la corrosion, de ses propriétés mécaniques, de sa formabilité, de sa soudabilité et de sa capacité à être usiné. Il est généralement adapté à des exigences de résistance moyenne à élevée et a une bonne ténacité. Son champ d'application s'étend de l'emballage des aliments et des boissons aux composants aérospatiaux, en passant par des produits électroniques, des appareils ménagers, de la décoration de bâtiments et des transports. L'alliage Al 6061 a une excellente résistance à la corrosion dans diverses conditions atmosphériques et une bonne résistance à la corrosion en milieu marin. Cet alliage a également une bonne finition de surface et une bonne réaction à l'anodisation.
La plupart des corps de lampes Olight sont en alliage Al 6061, comme la Baton 3, la Baldr S, la Warrior Mini 3, la Baldr Pro R, etc. Sa résistance à la corrosion vous permet d'utiliser ces lampes dans de nombreux environnements extrêmes. Bien sûr, il existe d'autres matériaux comme le laiton, le damas de titane, le damas de zirconium, la fibre de carbone, le cuivre, l'alliage de magnésium, l'acier inoxydable et le micarta pour les manches de couteaux par exemple.
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