Plaque d'aluminium de qualité marine 2024 6061 7075
Plaque d'aluminium de qualité marine 2024 6061 7075
Dans les chantiers navals et les ateliers maritimes du monde entier, les décisions concernant les matériaux sont rarement prises au bureau. Elles sont réalisées en écho aux broyeurs, sous brouillard salin, avec des soudeurs et des ingénieurs qui se posent une question pratique : « Que devient cette plaque après dix ans de mer ? » Lorsque vous choisissez entre les alliages d'aluminium 2024, 6061 et 7075 pour un usage marin, la réponse ne se trouve pas seulement dans une fiche technique ; il vit à l’intersection de la chimie, de l’environnement, de la méthode de fabrication et de la maintenance à long terme.
Au lieu de se demander quel alliage est « le meilleur », il est plus utile de se demander : quel alliage est le meilleur pour une réalité marine spécifique ?
Trois personnalités dans le même océan
Bien que les 2024, 6061 et 7075 soient tous des alliages d’aluminium à haute résistance, ils se comportent presque comme trois « caractères » différents lorsqu’ils rencontrent l’eau de mer, les arcs de soudage et les charges dynamiques.
L'aluminium 6061 est le bourreau de travail qui fait son travail en silence. En tant qu'alliage Al‑Mg‑Si, il combine une résistance décente, une excellente soudabilité et une bonne résistance à la corrosion, en particulier lorsqu'il est anodisé ou revêtu. Dans le monde marin, on le retrouve dans les structures de coque des petites embarcations, les roufs, les superstructures, les passerelles, les supports, les mâts et les plates-formes. Des normes telles que ASTM B209 et EN 485 régissent souvent la fourniture de plaques 6061, tandis que des états tels que 6061-T6 et 6061-T651 dominent l'utilisation structurelle.
Aluminium 2024 est le sprinter vieillissant. Il a été conçu pour offrir une résistance élevée et une résistance à la fatigue dans les structures d'avions, grâce à sa chimie Al‑Cu‑Mg. Sur le papier, sa limite d'élasticité et ses résistances à la traction sont très attractives pour les structures marines soumises à des charges cycliques. Mais le cuivre est une arme à double tranchant dans l’eau de mer : il apporte de la solidité et supprime la résistance à la corrosion, en particulier par piqûres et à la corrosion intergranulaire dans les environnements chlorés. Cela rend le 2024 adapté uniquement à des rôles marins soigneusement contrôlés, souvent des embarcations intérieures, des superstructures abritées ou des pièces structurelles intérieures protégées par des revêtements et isolées des éclaboussures directes d'eau de mer.
L'aluminium 7075 est le carrossier : la résistance la plus élevée des trois, capable d'égaler ou de dépasser de nombreux aciers en termes de rapport résistance/poids. Sa composition Al‑Zn‑Mg‑Cu, notamment en état T6 ou T651, offre une limite d'élasticité. Cependant, comme en 2024, sa teneur en cuivre et en zinc réduit la résistance à la corrosion marine, le rendant vulnérable à la fissuration par corrosion sous contrainte et aux piqûres dans les environnements chlorés. En conséquence, le 7075 est rarement utilisé pour les structures de coque exposées primaires. Au lieu de cela, il est choisi pour les raccords à forte charge, les composants mécaniques ou les structures hybrides où la résistance, la rigidité et les économies de poids justifient un contrôle strict de la corrosion et une isolation de l'eau de mer.
L'influence discrète de la trempe de l'alliage
La plupart des différends maritimes au sujet de ces alliages ne portent pas vraiment sur l'alliage lui-même, mais sur l'état.
Une plaque marquée 6061‑T6 a été traitée thermiquement et vieillie artificiellement pour maximiser la résistance. Sa résistance à la traction typique se situe dans la plage d'environ 260 à 310 MPa avec une limite d'élasticité d'environ 240 à 270 MPa. Pour les chantiers navals suivant les règles ABS, DNV ou CCS, ce niveau de résistance est généralement plus que suffisant pour les coques, les superstructures et les structures secondaires des petits bateaux. Le défi est que le soudage transforme cette zone T6 en un état plus proche d’un « O » ou d’un état de vieillissement excessif dans la zone affectée thermiquement, à moins qu’un traitement thermique post-soudage ne soit effectué, ce qui est rarement pratique sur les grandes structures de coque. C'est pourquoi de nombreux concepteurs prennent en compte les propriétés « telles que soudées » dans leurs calculs d'échantillonnage et s'appuient sur des niveaux de contraintes conservateurs, des raidissements supplémentaires ou des plaques de la série 5xxx dans les zones de coque les plus exposées.
Le 2024‑T3 ou T351, avec des résistances à la traction comprises entre 430 et 480 MPa, offre une résistance à la fatigue remarquable, ce qui semble tentant pour les coques à grande vitesse et les concepts d'hydroptères. Mais encore une fois, l’état est vulnérable à la corrosion dans l’eau de mer. Sans revêtements robustes, protection cathodique et conception soignée des joints, la trempe T3 souffrira autour des fixations, des bords coupés et des extrémités des soudures. De nombreux ingénieurs maritimes utilisent le 2024 non pas comme matériau de coque, mais dans des chemins de charge protégés : cadres internes, épissures de renfort de joints ou composants structurels à l'intérieur de compartiments secs.
Les 7075‑T6 et T651 sont les plus gros frappeurs. Les résistances à la traction peuvent dépasser 500 MPa, avec des limites d'élasticité comprises entre 430 et 480 MPa. Dans une application maritime proche, telle que les composants de gréement de yacht haute performance, les tambours de treuil, les supports structurels dans des endroits secs ou l'outillage sous-marin entièrement protégé, le 7075 devient une arme stratégique : une rigidité et une résistance semblables à celles de l'acier avec des économies de poids substantielles. Mais dans l'eau de mer directe, l'état T6 est très sensible à la fissuration par corrosion sous contrainte ; pour les composants très chargés qui peuvent subir des contraintes de saumure ou cycliques dans l'air salin humide, des états contrôlés comme le T73/T7351 avec une résistance légèrement inférieure mais une meilleure résistance au SCC sont parfois préférés dans les applications exigeantes.
Corrosion dans l’eau de mer : où tourne l’histoire
L’aluminium de qualité marine désigne généralement des alliages qui peuvent survivre à une exposition au chlorure sans « faire de baby-sitting ». Dans ce sens strict, les choix les plus performants proviennent souvent de la série 5xxx, comme le 5083 ou le 5086. Alors, où se situent les 2024, 6061 et 7075 ?
La réponse réside dans la manière dont vous gérez l’environnement autour du métal.
Pour le 6061, le film d'oxyde natif offre déjà une protection décente. Selon la norme ISO 12215 pour les petites embarcations ou les pratiques de construction navale comparables, les plaques 6061 sont souvent combinées avec :
- Conception appropriée pour éviter les crevasses qui emprisonnent l’eau de mer stagnante.
- Systèmes d’anodisation ou de peinture de qualité marine pour les zones d’éclaboussures.
- Coussinets et manchons d'isolation en cas de contact avec des métaux différents tels que des boulons en acier inoxydable ou des supports en acier au carbone.
Pour 2024 et 7075, l’eau de mer est traitée presque comme un environnement chimique plutôt que comme une simple atmosphère. Lorsque ces alliages sont utilisés, des concepteurs expérimentés appliquent :
- Systèmes de revêtement complets, comprenant des apprêts et des couches barrières sans chromates.
- Voies de drainage et de ventilation, afin que l’humidité ne puisse pas s’installer et déclencher une corrosion localisée.
- Anodes sacrificielles et gestion minutieuse des séries galvaniques, garantissant qu'elles ne sont pas directement couplées à des métaux plus nobles dans les zones humides.
- Isolation contre l'immersion directe ou l'humidité constante, souvent en les confinant dans des espaces intérieurs secs, des têtes de mât ou des composants au-dessus de la zone d'éclaboussure principale.
En pratique, un architecte naval peut choisir le 6061 pour les structures de pont et les rails soudés, avec des raccords usinés 7075 boulonnés à l'aide de joints non conducteurs et de trous de fixation scellés, garantissant ainsi que tout maillon faible est le raccord remplaçable et non la structure environnante.
Normes de mise en œuvre et fabrication pratique
Les normes constituent l’épine dorsale de la fiabilité maritime. Pour ces alliages sous forme de plaques, les références typiques incluent :
- ASTM B209 pour les tôles d'aluminium laminées, spécifiant les propriétés mécaniques, les écarts admissibles et les tests.
- Série EN 485 dans les chaînes d'approvisionnement européennes.
- Règles ABS, DNV‑GL, BV, CCS et LR pour l'acceptation des alliages d'aluminium et les procédures de soudage dans les structures marines.
- ISO 10042 pour la qualité des soudures dans les structures en aluminium, pertinente lorsque le 6061 est largement soudé.
Du point de vue du fabricant, le 6061 est indulgent. Il se soude bien avec les fils d'apport standard ER5356 ou ER4043, répond de manière prévisible au pliage et au formage et offre une usinabilité décente. Sa conductivité thermique contribue également à dissiper la chaleur pendant le soudage, réduisant ainsi la distorsion lorsque les procédures sont bien contrôlées.
2024 et 7075 racontent une histoire différente. Ce sont de mauvais choix pour les structures marines primaires fortement soudées. La plupart des composants 7075 et 2024 à haute intégrité utilisés dans les environnements marins sont usinés à partir de plaques ou de pièces forgées et boulonnés ou rivetés en place, et non soudés. Toute philosophie de réparation doit reconnaître que : vous remplacez la pièce, et non la soudez en place.
Aperçu typique de la composition chimique
Une vision simplifiée de leur nature chimique permet d’expliquer leur comportement en milieu marin. Les plages typiques (pourcentage en masse) sont :
2024 :
Cela ~3,8-4,9, Mg ~1,2-1,8, Mn ~0,3-0,5, Fe ≤0,5, Si ≤0,5, Zn ≤ ≤0,25, Cr ≤0,1, équilibre Al.6061 :
Mg ~ 0,8-1,2, s ~ 0,4-0,8, c ~) 0,0,40,4, Balaqui, Balance al.7075 :
Zn ~ 5,6-6,1, mg ~ 2,1,9, CU ~ SE ≤0,24, SO ≤0,42, SE ≤0,4, équilibre al.
La teneur croissante en cuivre et en zinc de 6061 à 2024 à 7075 suit presque parfaitement l'augmentation de la résistance et la diminution de la résistance à la corrosion marine. Ce compromis n’est pas un défaut ; c'est un paramètre de conception.
Choisir la bonne « qualité marine » pour votre navire
La manière la plus robuste d’envisager les modèles 2024, 6061 et 7075 dans le domaine maritime n’est pas de les considérer comme des rivaux, mais comme une boîte à outils.
Le 6061 devient l'épine dorsale structurelle des assemblages soudés qui subissent des tâches occasionnelles de pulvérisation, de charges sur le pont et de superstructure. Il fonctionne bien lorsqu’il est associé à des procédures de soudage correctes, à des revêtements protecteurs et à une conception solide pour éviter l’eau de mer stagnante.
2024 joue le rôle de spécialiste dans les structures protégées critiques en fatigue, où une durée de vie élevée est cruciale et où l'exposition à l'eau de mer est étroitement contrôlée par la conception et les revêtements.
Le 7075 est réservé aux composants de précision à forte charge où chaque kilogramme compte et où l'environnement peut être conçu : emplacements protégés, boîtiers étanches ou installations fortement revêtues et isolées électriquement.
L'aluminium de qualité marine n'est pas défini uniquement par la désignation de l'alliage. Il est défini par la façon dont l'alliage, l'état, la méthode de fabrication, l'environnement et le système de protection sont combinés intelligemment. Si les 6061, 2024 et 7075 sont traités comme des « plaques de métal » interchangeables, la mer exposera le mis d’ici quelques années. S'ils sont traités comme des composants soigneusement choisis dans un système, chacun avec une tâche et une enveloppe d'exploitation clairement définies, ils peuvent fournir des décennies de service sûr et efficace dans l'un des environnements les plus difficiles au monde.
https://www.alusheets.com/a/marine-grade-aluminum-plate-2024-6061-7075.html
