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Alliage aluminium-magenésium-zinc.
L'invention a pour obj et un alliage d'aluminium, du type aluminium-magnésium avec 2,5 à 12% Mg et 0 à l, 5% Mn, qui convi ent au travail à la presse à chaud et se laisse, en outre, bien tourner;, fraiser etc. , donc usiner par enlèvement de cop eaux.
L'invention est basée sur la constatation que la facilité- d'enlèvement de copeaux est attribuable aux constituants de l'allia- ge qui, à ?'état liquide, ne sont pas miscibles à l'aluminium en toute proportion. De tels constituants sont par exemple: Pb, Bi, Tl, Cd, As, K, Na. mai s certaines combinaisons de métaux, comme par exemple Mg3 Bi2,Mg3 Sb2 et Mg3 As2 présentent la même propriété.
La présence de l'étain peut également être avantageuse dans de tels alliages usinables., et ce métal peut y entrer en proportion jus- ou'à 6,4%.
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Le constituant dont l'alliage binaire avec l'aluminium présente, à l'état liquide, une lacune de miscibilité, peutêtre employé seul ou avec d'autres constituants ayant la même propri été. La proportion de ce constituant -par rapport à celle du métal de base doit être telle qu'après solidification du constituant il soit contenu dans l'aluminium à l'état d'émulsion à gouttel ettes.
L'invention ayant pour objet un alliage d'aluminium contenant du magnésium, il y a lieu, d.e tenir compte de ce que le magnésium a pour effet de réduire l'étendue de la lacune de miscibilité dans l'alliage de base, à l'état liquide. Dans ce cas, il convient ou bien d'augmenter la proportion du constituant dont l'alliage binaire avec l'aluminium présente, à l'état liquide, une lacune de miscibi- lité, ou bien on doit, par l'addition d'autres métaux qui ont une forte tendance à la formation de combinaisons intermétalliques avec le magnésium, éviter la. dissolution complète du constituant qui, à l'état liquide, n'est pas miscible à l'aluminium en toute proportion.
On a trouvé qu'un alliage d'aluminium avec 2,5 à 12%, et de préférence jusqu'à 9% de Mg, et avec 0 à 1, 5% de Mn présente d'excel- lentes propriétés, il se laisse presser à chaud et fournit, comme le laiton usinable connu, un copeau cassant court, si les conditions sui vantes sont obversées:
L'alliage doit contenir, et ce en proportion jusqu'à environ 8% ,un ou plusieurs métaux dont l'alliage binaire avec l'aluminium présente, à l'état liquide, une lacune de miscibilité; une teneur de 1 à 5%, séparément ou ensemble, de métaux comme Pb, Bi, Tl, Cd, Na, K, As etc. s'est avérée parti culièreement avantageuse. En outre, l'alliage peut contenir, le cas échéant, jusqu'à 6,4% de Sn.
Enfin, l'alliage doit contenir 1,5 à 16% de zinc.
Afin de. réduire la longueur des copeaux, on a déjà proposé de faire entrer du Pb dans les alliages binaires Al-Mg. Bien que les alliages ainsi obtenus fournissent à l'usinage un copeau cassant court, ils n'ont pu s'imposer dans la technique que dans un faible mesure en tant que matière usinable par enlèvement de copeaux, tout
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comme les alliages binaires connus d'aluminium et de magnésium avec des combinaisons intermétalliques dures. Dans un cas comme dans 1 'autre., la. raison en est qu'une telle matière est difficil e à trai- ter et à usi ner.
On connaît aussi, en technique, des alliages aluminium- zinc-magnésium dont certaines compositions présentent de très bonnes propriétés mécaniques. Niais, à côté d'une grande sensibilité à la corrosion par différence de potentiel,, ces alliages présentent aussi et surtout l'inconvénient qu'usinés aux machines automatiques à coupe rapide, ils forment un copeau long et dur qui s'enroule autour de l'ouvrage et de l'outil et provoque des arrêts de travail. Ces al- liages connus aluminium-zinc-magnésium ne se pètent done pas à l'usinage par enlèvement de co p e au x.
Dans l'alliage suivent l'invention il est essentiel que les métaux incorporés se trouvent, dans 1 '¯alliage, à un état particulier de division, car ce n'est pas seulement leur présence, mais avant tout leur état de division qui est déterminant pour la faculté de l'alliage, suivant l'invention de se laisser usiner par enlèvement de copeaux. Cet état de division avantageux est réalisé le mieux quand les métaux additionnels se trouvent dans la masse de base à l'état d'émulsion à gouttelettes. Un tel état se manifeste en outre à l'égard de la déformabilité de l'alliage, de sorte que celui-ci est bien déformable à froid et à chaud, contrairement aux alliages dans lesquels les métaux additionnels sont répartis inégalement et sous forme de grosses particules.
Dans l'alliage suivant l'inventi on, la répartition avanta- geuse, sous forme d'émulsion à gouttelettes, des métaux addition- nels favorisant l'enlèvement de copeaux, s'obtient à l'aide d'un ou de plusieurs métaux additionnels qui, à l'état fondu, sont com- plètement miscibles tant a.vec les métaux Pb, Bi, Cd, Tl, Na,K, As etc. qu'avec l'aluminium et forment, de préférence, 'des eutec- ti ques.
@ Des recherches approfondies sur les effets mutuels, au
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cours de la formation de copeaux de la matière usinée et de 1 'outil, ont permis de reconnaître que c'est précisément le bas point de fu- si.on de la phase favorisant le raccourcissement des copeaux qui est déterminant pour la faculté de formation de copeaux. on sait en effet ou-,au cours de la formation des copeaux, il se produit,, aux surfaces de contact entre la matière et l'outil., des tempéra- tures élevées dont la valeur dépend de la matière et des conditions de coupe.
D'une façon générale il faut compter que, dans les con- ditions de travail usuelles en pratique avec les alliages d'alumi- nium usinables, les températures qui se produisent sont de l'ordre de 100 à 300 C. Dans l'alliage suivant l'invention, la. facilité de formation de copeaux est due cependant, ainsi au'on l'a reconnu aussi, au fait que la formation d'un copeau cassant court pendant l'usinage est une conséquence de la présence d'une phase à bas point de fusion qui se liquéfie déjà à la température se produisant sous l'outil de coupe.
La liquéfaction de cette phase qui agit donc comme "briseur de copeaux" se produite comme d'autes essais l'ont montré, d' autant plus sûrement que ses particules sont plus fines et que son point de fusion est plus bas. De cette constatation découle, pour la fabrication de matières usinables à la machine, l'enseigne- ment général rui n'est limité ni à la présente invention, ni aux seulsalliages d'aluminium susceptibles d'être usinés aux machines- outils automatiques, à savoir que la matière Qui doit être rendue usinable, doit être additionnée de constituants d'alliage qui, à l'état solide, sont insolubl.es dans l'alliage de base et se présen- tent donc sous forme d'une deuxième phase à point de fusion aussi ba que possible,
de sorte que les températures se produisant sous l'outil. de coupe au cours de la formation des copeaux amènent la fusion de la deuxième phase présente de préférence à l'état divisé en particules extrêmement fines.
Ces nouvelles constatations expliquent aussi que l'étain, bien que soluble, à l'état liquide., dans les alliages d'aluminium,
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a pour effet de raccourcir les copeaux de l'alliage suivant l'inven- tion, parce qu'il figure dans l'alliage comme deuxième phase, sous forme d'eutectique Al-Sn fondant à 229 C et se liouéfiant aux tempéra- tures qui se produisent au cours de l'enlèvement des copeaux, de sorte ou'il est la. cause ou une des causes de ce oue les copeaux de l'alliage cassent courts.
La faculté d'enlèvement de copeaux de l'alliage suivant l'invention peut même être accrue par une texture hétérogène de l'al- liage. Une telle texture peut s'obtenir par exemple par saisissement ou par refroidissement à l'air de l'alliage, après un chauffage dis- sol vant à 350-500 C, suivi d'un recuit à 100-125 C.
L'alliage suivant l'invention se laisse prendre des copeaux avec la même facilité que le laiton usinable qu'il est destiné à rem- placer le cas échéant. Usiné par des outils enlevant des copeaux,il présente une surface propre et luisante et de plus, certaines compo- sitions de cet alliage ont des propriétés technologiques meilleures que cell.es du laiton usinable.
En outre, l'alliage recuit après chauffage dissolvant et ne contenant que peu de Zn et Mg( soit jusqu'à 8% en tout) n'est pas sujet à la corrosion par différence de potentiel. Si la teneur totale en Mg et Zn est plus élevée, il est recommandable, à cause du danger De corrosion,, d e refroidir à l'air l'alliage ayant subi le chauffage dissolvant.
Pour supprimer la sensibilité à la corrosion par différence de potentiel de ce groupe des alliages suivant l'invention, ou pour assurer l'insensibilité contre cette corrosion dans l'autre groune, on peut en outre incorporer à l'alliage 0,5% de Cr ou de V, ou jus- qu'à 2% de Cu.
L'incorporation de Cr, V ou Cu aux alliages Al-Zn-Mg pour écarter le danger de corrosion par différence de potentiel est connue en soi. Mais il n'était pas à prévoir que ces métaux pourra.;ent aus- si écarter le danger de corrosion ou accroîtra ou assurer l'insensi- bilité contre cette corrosion dans l'alliage suivant l'invention.
Comparativement au 1 ai ton usinabl e, l'alliage suivant l'in- vention présente encore et surtout l'avantage de se prêter à l'emploi @
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comme métal antifriction.
La teneur en Si de l'alliage savant l'invention ne doit de préférence pas dépasser 0,5%, pour autant ou'on ne recherche pas une modification de ses propriétés par une teneur plus élevée en si- licium.
L'alliage suivant l'invention se fabrique avantageusement au four à induction.
REVENDICATIONS.
1. alliage d'aluminium du type Al Mg, se prêtant au travail à la presse à chaud et à l'usinage par enlèvement de copeaux, contenant 2,5 à 12% de Mg, 0 à 1,5% de Mn etjusqu'à environ 8% d'au moins un autre constituant tel Que Pb, Bi, Tl, Cd etc. et; le cas échéante jusqu'à 6,4 de Sn, dont l'alliage binaire avec l'aluminium présente, à l'état liquide, une lacune de miscibilité, caractérisé par une te- neur additionnelle de 1,5 à 16% de zinc.