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Procédé pour la fabrication de tôles en alliages d'aluminium à forte résistance et susceptibles d'un fort étirage profond.
Tandis que la capacité de déformation des tôles d'alumi- nium pur par étirage profond peut être considérée, comme on le sait, en pratique comme illimitée, cette propriété devient plus mauvaise avec l'augmentation de la teneur de l'aluminium en constituants d'alliage durcissants et est encore minime dans les alpages d'aluminium à forte résistance, en particulier dans ceux du genre Al-Cu-Mg (avec ou sans constituants accessoires comme le manganèse et/ou le nickel). On doit par conséquent, lors du façonnage de tôles en alliages de ce dernier genre,
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décomposer l'opération d'étirage profond en un grand nombre d'étages individuels à degré minime de déformation et réta- blir la capacité de déformation de la tôle par des recuits intermédiaires faisant suite aux différents étages.
On a observé toutefois que les recuits intermédiaires conduisent facilement par recristallisation à la formation d'un grain extrêmement gros ce qui conduit aux endroits considérés de la tôle, lors de la suite du façonnage, à une texture grenue et en même temps à une diminution des propriétés mécaniques, même dans certaines circonstances à des déchirements de la texture.
La présente invention concerne un procédé pour la fabri- cation de tales en alliages d'aluminium fortement résistants, en particulier ceux du genre Al-Cu-Mg, qui se caractérisent par une valeur essentiellement élevée de la capacité d'étirage profond et permettent ainsi des opérations de déformation plus difficiles ou plus prononcées avec un minimum de recuits inter- médiaires, même parfois sans recuit de ce genre.
Déjà antérieurement,à l'occasion de recherches sur la recristallisation et le repos de cristallisation de l'aluminium pur et de quelques alliages d'aluminium capables de durcir après déformation à froid (eitschrift fÜ Metallkundee, 24 (I93) pages 169 et suivantes), on a observé que la grosseur de grain de la matière de départ a une influence considérable sur le texture de recristallisation d'échantillons étirés, et il a été établi en outre que la texture secondaire de recristal- lisation est en général d'autant plus grosse que la texture de départ est plus grosse ; outre toutefois la stabilité du grain de départ par rapport aux variations de texture par recris- tallisation répétée est d'autant plus grande après un nouvel étirage.
On n'a jamais tiré en pratique de conséquence de ces observations pour le traitement des matières étudiées.
Il a maintenant été reconnu que pour chaque alliage d'alu- minium, il y a une texture de départ de grosseur de grains @
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déterminée (grosseur produite par un étirage préalable appro- priée et un recuit), pour laquelle des étirages ultérieurs d'un degré quelconque avec recristallistion subséquente à nouveau, laissent sans changement en pratique la grosseur du grain et ne conduisent en particulier pas à une augmenta- tion de la grosseur du grain ; ilfaut supposer à cet effet que la grosseur de grain est essentiellement uniforme dans la texture de départ* Une semblable texture de départ est donc insensible par rapport à des étirages répétés et à la recristallisation, pour ce qui concerne la grosseur de grain;
elle peut être produite par un degré d'étirage préalable de valeur déterminée (par exemple par une passe à froid de grandeur déterminée, éventuellement en combinaison avec un recuit subséquent correspondant) à la suite de la fabrication de la tôle par laminage à chaud. Il a été reconnu en outre que des tôles qui présentent une semblable texture de départ se caractérisent par une capacité d'étirage profond extrêmement forte . En d'autres termes elles ne tendent pas à la formation de gros grains de recristallisation par suite de recuits inter- médiaires après certaines petites phases de déformation, mais elles permettent un degré de déformation notablement plus grand et rendent par conséquent l'emploi de recuits intermédiaires fréquemment superflu.
La grosseur de grain correcte .de départ suivant la présente invention, de même que le degré d'étirage préalable nécessaire pour sa production, diffèrent d'un alliage à l'autre.
Tandis que dans les alliages de résistance minime un écart modéré par rapport à la grosseur de grain optima ou au degré d'étirage préalable optima n'exerce aucune influence essentiel- le sur la constitution de la texture après des étirages sub- séquents répétés et des recristallisations, pour des alliages à forte résistance, en particulier ceux de l'espèce Al-Cu-Mg,
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la grosseur de grain correcte suivant la présente invention se trouve à l'intérieur de limites étroites et la production de la texture de départ la plus favorable est liée à une étroite amplitude de grandeur de l'étirage préalable ; ces deux valeurs sont même extrêmement sensibles à de petites variations dans la composition de l'alliage.
Ceci signifie toutefois que même de petites variations locales dans la com- position d'alliages de tôles, telles qu'elles se présentent par exemple par suite du laminage de blocs qui présentent les phénomènes de la liquation renversée des blocs, réduisent de nouveau à néant le résultat de l'observation de la grosseur de grain déterminée correcte pour la composition désirée de l'alliage ou l'observation du degré d'étirage préalable (c'est-à-dire de la passe à froid) nécessaire dans des cas in- dividuels pour la production de cette grosseur de grain (degre d'étirage éventuellement combiné à un recuit correspondant);
il importe donc essentiellement, pour l'emploi du procédé sui- vant la présente invention, d'éviter aussi complètement que possible des variations locales dans la composition de la tôle (ou également des variations dans la composition d'une tôle à l'autre); on doit par conséquent en particulier lors de la fabrication de tôles, partir de lingots coulés de composition aussi uniforme que possible (en évitant autant que possible pratiquement complètement la liquation renversée dans le bloc).
Pour la production de semblables lingots, deux procédés sont disponibles pour l'industrie. Les lingots peuvent être produits par le procédé dit de coulée stratifiée (voir "Le Dé- veloppement de la coulée d'aluminium en barre " par A. von zeerleder dans la revue "Aluminium" mars 1939, page 192 et suivantes); les meilleurs résultats ont toutefois été obtenus lors de l'Emploi de blocs qui sont produits par un développement du procédé décrit au brevet américain 1.777.657 et faisant l'objet d'une autre demande de breevet.(demande de brevet allemend
EMI4.1
1. 6soi * :ah1 c2u -..,'tem,.re 1939.
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E xemles.
1.- Pour produire dans des alliages du genre Al-Cu-Mg suivant les normes FI.W.3115/3116, avec les propriétés de résistance mécanique exigées par celles-ci, une bonne capacité d'étirage profond avec une capacité élevée du sertissage et de bonnes propriétés de contraction, de repoussage et de refou- lement, la composition de l'alliage doit se maintenir à l'inte- rieur des limites de tolérance suivantes:
Cu Mg Mn Si Fe 3,8-4,1% 0,7-0,8% 0,5-0,7% 0,25-0,4% 0,3-0,5% Si cet alliage est laminé comme d'habitude pour la fabrication d'une tôle de 1 mm d'épaisseur, est recuit et soumis ensuite à une passe à froid de 20%, il présente après le recuit d'amé- lioration (500 dans le bain de sel pendant 15 minutes) une grosseur de grain de 600-800 .
Cet alliage est fortement suscep- tible d'étirage profond et n'a pas de tendance à une cristalli- sation en gros cristaux même en cas de recuits intermédiaires pendant l'étirage. En dépassant en même temps vers le bas les limites de tolérance pour la teneur en Cu, Mg, Mn, Si, il est possible, il est vrai, même en cas d'écarts modérés par rapport au degré de laminage à froid prescrit, d'éviter essentiellement les phénomènes de la recristallisation en gros cristaux et de conserver également essentiellement la susceptibilité d'étirage profond, mais il est impossible d'obtenir les valeurs de résis- tance mécaniques prescrites, en particulier la limite d'étirage.
Si d'autre part on passe au-dessus des limites de tolérances pour les teneurs mentionnées, les bonnes propriétés de fagon- nage se perdent de nouveau.
La fabrication des tôles se fait avantageusement par pressage au préalable du lingot exemptde liquation dans une presse à boudin pour produire des barres de laminage, par
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un laminage préalable à chaud des barres jusqu'à une épaisseur de 1:$le de 4-7 mm, un laminage à froid subséquent avec 35-50% de réduction de passe et recuits intermédiaires à 350-450 .
Ppur finir on produit la passe à froid d'une valeur de 20% ainsi que le recuit d'amélioration comme on l'a décrit ci-dessus, opérations qui sont toutes deux déterminantes pour l'obtention de la grosseur correcte de grains de départ.
Comme pour le développement des propriétés de façonnage désirées, c'est la grosseur de grain de la matière de départ qui importe, un degré de déformation à froid plus minime peut suffire dans certaines circonstances dans le cas d'épaise seurs de tôle inférieures à 0,8 mm ou de tôles qui, pour d'au- tres raisons de fabrication, ont déjà un grain particulièrement fin.
2.- Pour des alliages de l'espèce Al-Cu-Si, la grosseur de grain de départ essentiellement uniforme critique qui assure une forte capacité d'étirage profond de la tôle a été déter- minéeà environ 350-450 dans un alliage comportant 4,30% de Cu
2,35% de Si
0,40% de Fe
Le reste étant de l'aluminium.
Cette grosseur de grain a été obtenue, dans le cas de tôles travaillées normalement et recuites normalement à la suite de la passe à froid finale de cet alliage, par une passe à froid finale de 5-7%.
Pour autant qu'on soumet au procédé suivant la présente invention des alliages qui sont améliorés lorsqu'on les laisse vieillir, l'usinage ultérieur par étirage profond est avanta- geusement effectué avant que l'augmentation de dureté se soit produite avec sa pleine amplitude.
La protection assurée suivant le présent brevet porte sans considération de la rédaction des revendications qui suivent - sur toutes les caractéristiques nouvelles divulguées par la description qui précède et concernant la matière, la
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technique du procédé et la technique de l'emploi , aussi bien séparément qu'en réunion à plusieurs.
R e v e n d i c a t i o n s.
1.- Procédé pour la fabrication de tôles à forte ca- pacité d'étirage profond, en des alliages d'aluminium à forte résistance, caractérisé en ce que le alliages sont soumis, avant l'usinage par étirage profond, à une déforma- tion à froid qui fait passer les alliages dans un état de texture à grosseur de grain essentiellement uniforme telle qu'une cristallisation à gros grains ne se produit pas lors des étirages subséquents et des recuits de recristallisation effectués dans la suite.