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"PROCEDE POUR LA FABRICATION DE TOLES ETIREES A FOND, EN ALLIAGES D'ALUMINIUM POUVANT ETRE AFFINES"
Des tôles étirées à fond, c'est-à-dire fortement étirées, établies en alliages d'aluminium pouvant être affinés, qui doivent être utilisées pour la fabrication d'éléments compliqués étirés à fond, par exemple, dans la construction aéronautique, doivent posséder avant tout la propriété de conserver une texture à grain fin lorsqu'elles sont plusieurs fois déformées et réchauffées.
Pour satisfaire à cette exigence on rencontre de sérieuses diffi-
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cultés. Les lois généralanent connues concernant la recristalli- sation s'appliquent à la première recristallisation. lles ne sont plus rigoureusement valables pour les recristallisations répétées, par exemple la deuxième, troisième, etc... Dans ce cas, c'est avant tout le traitement préalable des tôles qui joue un rôle important.
L'objet de l'invention consiste en un procédé pour la fa- brication de tôles étirées à fond, c'est-à-dire fortement étirees, en alliages d'aluminium pouvant être affinés, qui doivent rester aptes à être étirées à fond, c'est-à-dire doivent conserver avant tout une texture à grain fin, même après de multiples déformations et réchauffages. Ce procédé consiste à sownettre les tôles lami- nées à la dimension finale et non encore affinées, à un réchauf- fage préalable à des températures d'environ 32-360 C, avant leur affinage. Par l'application de cette mesure on parvient à réduire considérablement la tendance à formation d'un gros grain indési- rable, qui se manifeste lors de déformations et réchauffages multiples.
Ce procédé est important pour la fabrication de tôles étirées à fond en alliages d'aluminium pouvant être affines, qui appar- tiennent au type Al-Cu-Mg (conforme à la feuille de normes DIN 1713%).
3,5 - 5,5 % Ou
0,2 - 2,0% Mg
0,2 - 1,5 % Si
0,1 - 1,5% Mn le reste étant de l'aluminium, et même des alliages possédant, par exemple, une teneur en cuivre inférieure à 3,5%. Ce procédé est d'un intérêt particulier pour les alliages qui possèdent une faible teneur en Mn, moins de 0,4% environ, ou qui sont exempts de Mn.
La température de réchauffage peut généralement être maintenue
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dans les limites indiquées ci-dessus. En aucun cas, elle ne peut être choisie trop élevée, car alors l'effet avantageux du réchauffage est de nouveau diminué. Dans le cas d'alliages à teneur élevée en Mn, il faut choisir les températures élevées, voire même supérieures à 360 C Il faut appliquer les basses températures lorsque principalement la teneur en Mn est plus faible et qu'en même temps le pourcentage-des autres éléments reste près des limites inférieures des compositions indiquées, ou en-dessous de ces limites.
La durée du réchauffage doit être déterminée de telle façon que la texture arrive directement à la recristallisation dans les tôles réduites par laminage. Il est particulièrement avantageux de choisir une durée de réchauffage telle qu'il se produit une recristallisation partielle. Pour les réchauffages en bain salin, des temps de réchauffage de 1/4 à 1 heure sont généralement suffi- sants. Il est avantageux !.d'éviter de plus longues durées de réchauffage. Pour les réchauffages dans les fours à air ou dans les fours à air rotatifs, il faut choisir des temps de réchauffage plus longs que dans le cas du bain salin. Il est toutefois utile d'employer un bain salin, puisque dans celui-ci l'équilibre calorifique s'opère mieux et plus rapidement.
Il est particulièrement avantageux de combiner le réchauffage préalable, lors de la fabrication des tôles, avec une réduction par laminage à froid appropriée, connue en soi. L'effet du pro- cédé se manifeste à tous les degrés de réduction par laminage à froid d'environ 10-50%, mais il est particulièrement avantageux d'appliquer un faible degré de réduction par laminage, de 10-25%, pour la dernière passe. Suivant l'invention, on applique donc utilement le réchauffage préalable à une matière de travail non encore affinée, qui a subi une dernière passe à froid d'environ 10-25%.
L'objet de l'invention se trouve décrit d'une manière plus détaillée dans les exemples de réalisation ci-après :
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Des plaques-ébauches ayant une épaisseur d'environ 6 mm. furent établies de la manière usuelle, à la presse et par laminage à chaud, en partant de lingots d'un alliage d'aluminium pouvant être affiné, qui contient environ
4,3% de Cu
0,7% de Mg
0,2% de Mn le reste étant de l'aluminium ordinaire du commerce, avec des additions de Fe et de Si d'environ 0,3% chacune.
Ces plaques-ébauches furent alors réduites par laminage, avec intercalation de réchauffages intermediaires, jusqu'à obtention de tôles ayant 1 mm. d'épaisseur, de telle façon que le dernier dejré de laminage à froid atteignait environ 45%. Une partie des tôles furent alors immédiatement affinées, tandis qu'une autre partie des tôles ne furent affinées qu'après avoir subi un réchauffage préalable à 350 C pendant 20 minutes environ, conformément à l'invention. A l'aide des tôles affinées, on a fabriqué alors des barreaux coniques pour l'essai de rupture et effectué les essais usuels, dits de traction conique , c'est-à-dire que les eprouvettes de rupture affinées furent rompues, puis à nouveau affinees et rompues, ensuite affinées et rompues une troisième fois, etc...
La grosseur de grain peut alors être évaluée dans chaque cas suivant le lisse ou la rugosité de la surface du barreau rompu.
On a constaté que les éprouvettes des tôles non réchauffées prea- lablement présentaient déjà un grain très grossier après le deuxième traitement d'affinage, tandis que les éprouvettes en tôles préala- blement réchauffées présentaient, même après six opérations d'affi- nage, une surface qui était à peine un peu rugueuse.
Dans une deuxième série d'essais, les tôles, qui furent réduites par laminage à une épaisseur de 1 mm., avec une dernière passe à froid d'environ 45%, furent rechauffées pendantune heure
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en bain salin, à des températures de 300, 340 et 380 C. Dans ce cas, les éprouvettes non réchauffées préalablement présentaient de nouveau de gros grains, déjà après le deuxième affinage. Les éprouvettes réchauffées préalablement à 3000 C présentaient également déjà de gros grains après le deuxième affinage, de sorte que leur utilisation ultérieure pour un étirage à fond n'entrait plus en ligne de compte. Par contre, les éprouvettes réchauffées à 340 et 380 C étaient encore en parfait état après le deuxième affinage.
Après six opérations d'affinage, la'texture des éprouvettes réchauf- fées préalablement à 380 C était toutefois également devenue si grossière qu'elle ne convenait plus pour un étirage à fond. Par contre, dans les éprouvettes réchauffées préalablement à 340 C, il ne s'était produit qu'un très faible grossissement de grain, qui n'est toutefois pas nuisible pour le travail ultérieur.
Finalement, il a été effectué, pour le même alliage, une troisième série d'essais avec des tôles qui avaient subi diffé- rents degrés de laminage à froid avant le réchauffage préalable.
Le degré du dernier laminage à froid allait de Q à 50%. Dans ce cas, il a été constaté que les éprouvettes préalablement réchauffées possédaient toujours la meilleure texture après six opérations d'affinage, et qu'en particulier les éprouvettes qui n'avaient été réduites par laminage que de 10 ou 20% et avaient été préala blement réchauffées, possédaient le grain le plus fin.
Comme il a déjà été signalé précédemment, le procédé suivant l'invention est avant tout important pour les alliages d'aluminium à haute résistance et pouvant être affinés, appartenant ou assi- milables au type Al-Cu-Mg (suivant la feuille de normes DIN 1713), surtout lorsque la teneur en manganèse est faible, c'est-à-dire inférieure à 0,4% environ, ou lorsque l'alliage est exempt de manganèse.
Pour les températures de 320 à 360 c, indiquées ci- dessus, les temps de réchauffage atteignent environ 1/4 à 1 heure et, spécialement pour les alliages exempts de manganèse, ces
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temps sont encore inférieurs à 1/4 d'heureo Ces durées de réchauffage relativement courtes sont, en fait, désirables dans la pratique et sont d'ailleurs parfaitement applicables pour des pièces séparées ; dans le cas de charges importantes, elle présen- tent cependant des difficultés, en ce sens que l'uniformité de chauffage de toutes les parties de la charge ne peut plus être garantie, et que l'obtention d'un résultat régulier n'est donc pas assuré pour toutes les parties.
D'autres essais ont maintenant permis de constater que des tôles en alliages pouvant être affinés, du type Al-Cu-Mg (suivant la feuille de normes DIN 1713) qui contiennent 5,5-3,5% de cuivre, ou éventuellement moins, 2,0 - 0,2% de magnésium, 1,5 -0,2% de silicium, et qui sont exempts de manganèse, sont de préférence réchauffées préalablement comme des tôles en alliages contenant du manganèse, à de basses températures et notamment entre sa et 300 C, en augmentant simultanément les durées de réchauffage, de sorte que la texture arrive directement à recristallisation.
Il a été constaté qu'il est particulièrement avantageux d'appliquer un réchauffage préalable à une température de 290 C avec augmentation simultanée des temps de réchauffage, et ce utilement jusqu'à une durée de réchauffage d'environ 5 heures en bain salin. Mais par l'application de temps de rechauffage plus longs, allant jusqu'à 24 heures et plus, pendant lesquels la recristallisation s'étend toujours plus complètement sur toute la texture, on ne produit pas non'plus une augmentation appréciable de la tendance à provoquer un grossissement de grain indésirable lors d'étirages à froid et d'affinages répétés. Lorsqu'on applique une température de réchauffage inférieure ou supérieure à 90 C, on doit naturellement augmenter ou diminuer la durée de rechauffage.
Pour des températures de réchauffage dépassant 300 C, les temps de réchauffage deviennent toutefois déjà si courts que, dans la pratique, on n'est plus absolument sûr d'obtenir le résultat vise.
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Des éprouvettes de rupture coniques faites de tôles en un alliage d'aluminium contenant environ 4,0% Cu, 0,8% Mg, le reste étant de l'aluminium ordinaire du commerce, qui contient environ 0,25% Fe et 0,15% Si comme impuretés, n'ont, par exemple, montré qu'un grossissement de grain très faible, pratiquement insignifiant, après avoir été quatre fois rompues et affinées à environ 500 0 au cours de l'essai dit "d'étirage conique", lorsque, après le laminage final (avec une dernière déformation à froid correspondant à une réduction d'épaisseur d'environ 45%), ces éprouvettes furent soumises à un réchauffage préalable à 290 C pendant 5 heures et furent seulement ensuite soumises, de iba. manière habituelle, à. l'affinage final à 500 C environ.
Des tôles ayant subi un réchauf- fage préalable de 24 heures possédaient encore un grain favorable après avoir été quatre fois rompues et affinées. Dans le cas où les tôles n'avaient subi qu'un réchauffage préalable d'une heure, on constatait cependant encore un grossissement de grain appré- oiable, pratiquement déjà indésirable.
Suivant l'invention il est avantageux, dans la pratique, de soumettre également les alliages d'aluminium contenant du manga- nèse, pouvant être affinés et possédant des teneurs en manganèse allant jusqu'à 0,4%, qui appartiennent ou sont assimilables au type Al-Ou-Mg (suivant la feuille de normes DIN 1715), à un réchauffage préalable de plusieurs heures à des températures de 290-32000 croissant avec l'augmentation de la teneur en manganèse, de sorte que la texture arrive directement à recristallisation.
Ainsi, par exemple, il a été constaté que pour des tôles en alliages d'aluminium constitués d'aluminium ordinaire du commerce avec environ 4,0% de cuivre et 0,8% de magnésium, des temps de réchauffage d'environ 5 heures sont suffisants, notamment à des températures de réchauffage de 295-305 C lorsque la teneur en manganèse atteint environ 0,1%.
à des températures de réchauffage de 305 -515 C lorsque la teneur en manganèse est voisine de 0,2%
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environ, et à des températures de réchauffage de 310-320 C lorsque la teneur en manganèse atteint 0,3 -0,4%. Les durées de réchauffage de 5 heures peuvent pratiquement être considérées comme durées minima, étant donné que de plus courtes durées de réchauffage n'assurent pas avec certitude l'obtention du résultat visé; la durée de réchauffage peut toutefois dépasser fortement le temps de 5 heures.
Bien que dans ce cas, et même à ces basses tempéra- tures, la recristallisation progresse considérablement et conduit pratiquement à la recristallisation complète, la texture est très insensible à la formation de gros grains lors de l'affinage et de l'étirage à fond subséquents.
Grâce à l'application des procédés suivant l'invention décrits en dernier lieu, la sécurité de travail dans la fabrication de tô- les étirées à fond est extraordinairement augmentée, dans la pra- tique, pour des charges importantes. Cette manière de procéder est particulièrement intéressante pour les alliages d'aluminium pouvant être affinés qui ne contiennent aucune ajoute de manganèse ou possèdent des teneurs en manganèse allant jusqu'à 0,4o; pour des alliages ayant de plus fortes teneurs en manganèse on peut appliquer le procédé décrit en premier lieu, puisque ces alliages sont déjà plus insensibles au grossissement du grain.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé pour la fabrication de tôles étirées à fond, c'est-à-dire fortement étirées, en alliages d'aluminium pouvant être affinés, caractérisé en ce que les tôles laminées à la dimen- sion finale, non encore affinées, sont soumises à un réchauffage préalable tel que la texture arrive directement à recristallisation.