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"Procédé de production de tôles en alliages d'aluminium et de magnésium et tôles obtenues".
La présente invention est relative à l'obtention de propriétés améliorées dans des tôles et feuillards d'alliages d'aluminium et de magnésium, par un refroidissement contrôlé.
Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé pour améliorer certaines propriétés physiques des alliages d'aluminium et de magnésium, qui conviennent pour l'oxydation anodique brillante dans l'acide sulfurique, après des traitements préalables ,tels
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qu'un meulage et/ou un décapage brillant, par un refroidissement contrôlé de portions choisies des tôles ou feuillards, et l'invention est orientée vers l'obtention d'une simplification importante dans la production d'une telle matière sous une forme convenant très bien pour un procédé ultérieur d'oxydation anodique brillante.
Parmi les nombreux produits métalliques sous forme de tôles, que l'on obtient en utilisant un métal laminé, un pour- centage important de ces produits ont, ce qui est avantageux, un aspect de surface , qui est très brillant et généralement agréable à l'oeil, et ont également des propriétés métallurgiques fonc- tionnelles de dureté, d'aptitude à la conformation ou d'autres combinaisons avantageuses de propriétés physiques . La production d'aluminium en tôle, ayant ces caractéristiques esthétiques combinées avec des propriétés physiques , constitue une technique hautement développée et forme une partie très importante de la capaci, existante de l'industrie de l'aluminium.
Dans la technique de production de tôles et de feuil- lards en partant d'aluminium contenant de petites additions de magnésium, convenant pour une oxydation anodique brillante, de sérieuses difficultés se rencontrent du fait de la relation des facteurs combinés de pression et de température de laminage à chaud. Par exemple, des caractéristiques de surface , de même que de masse, convenables et avantageuses dans des tôles et des feuil- lards réalisés en utilisant les alliages mentionnés ci-dessus sont normalement atteintes par l'action conjointe d'une températu- re modérée de laminage à chaud, combinée avec une force de sépa- ration élevée sur les laminoirs à chaud.
Le facteur de températu- re est critique à cause de la nécessité de réaliser la précipita- tion, provoquée par tension/des composés intermétalliques, tels que Mg2,Si et ssMg2A13 à des températures relativement basses , de manière à obtenir un précipité très finement dispersé plutôt qu'à des températures plus élevées , telles que 700 à 800 F,
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avec obtention , dans ce,cas, d'une dispersion grossière indé- sirable de ces composés.
Cependant, dans le gamme des températures inférieures de 450 à 650 F, une pression extrême est nécessaire pour réali- ser des réduction chaudes importantes du fait du durcissement sous tension important de ces alliages, De manière plus particu- lière , au fur et à mesure que la,température du laminage à chaud diminue, en particulier en ce qui concerne les alliages d'alumi- nium et de magnésium, la force de séparation sur les laminoirs à chaud augmente nettement, ce qui exige des laminoirs d'une grande puissance et d'une grande rigidité,-En outre, un contrôle extrêmement précis de la température à une réduction quelconque donnée,
de même qu'un enlèvement efficace élevé des couches d'oxy- de à partir des surfaces travaillas s du laminoir et une lubrifi- cation extrêmement efficace sont nécessaires. Il résulte de ces facteurs qu'une production commerciale de produits en tôles brillants acceptables, par un laminage à chaud à plus basse tempé- rature/tend' à être faible comparativement avec la vitesse de production résultant d'un laminage à chaud à haute température, à moins que des laminoirs en tandem multiples coûteux d'une gran- de puissance et d 'une grande rigidité, ainsi que d'un coût élevé, ne soient disponibles.
D'autre part, un laminage à chaud à haute température donne fréquemment un produit nettement inférieur en ce qui concerne les caractéristiques d'oxydation anodique bril- lante, à celui produit par un laminage à chaud à basse température, et cela a pour résultat un- degré de rebut inacceptable du point de vue industriel.
On a récemment trouvé que les propriétés obtenues par un laminage à chaud dans la gamme des températures plus basses ne sont avantageuses ou même nécessaires que dans une couche superficelle de la tôle ou feuillard métallique, cette couche superfi- cielle ne constituant fréquemment qu'une très petite portion de
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l'épaisseur totale de la tôle ou feuillard. Le restant de l'épaisseur , qui n'est pas en cause dans le procédé d'oxydation anodique brillante est en conséquence susceptible de conserver les propriétés physiques qui sont avantageuses pour une plus grande facilité du laminage à chaud et pour permettre des frais plus bas dans cette opération.
En conséquence, on obtient un article qui possède un gradient de propriétés physiques dans son épaisseur, résultant d'un traitement plus convenable que ceux connus jusqu'à présent et donnant des caractéristiques avantageuses pour toutes les portions de l'épaisseur de la tôle ou feuillard.
En liaison avec ce traitement, il est bien connu qu'il y a deux types de constituants ou composés intermétalliques qui influencent les caractéristiques d'oxydation anodique brillante des alliages d'aluminium et de magnésium. En premier lieu, il y a ceux qui sont presque insolubles durant l'oxydation anodique et s'incluent dans le film anodique; ces composés réduisent évidemment la lumière qui est transmise à travers le film anodique et il s'agit de constituants , tels que le FeAl3, le MnAl6 et le [alpha]AlFeSi. On obtient des caractéristiques maxima d'oxydation anodique brillante si ces constituants sont présents sous la forme de grosses particules.
L'autre type de constituants , influençant les caractéristiques d'oxydation anodique brillante, comprend les constituants qui sont solubles durant l'oxydation anodique, tels que le Mg2Si et le Mg2Al3 en phase ss. Leur distribution ou répartition affecte la rugosité de la surface intermédiaire réfléchissante métal-film d'oxyde, mais, comme ils se dissolvent durant l'oxydation anodique, ils ne nuisent pas à la clarté du film d'oxyde dans une mesure importante. Une quantité donnée de ces constituants , dispersée sous la forme de fines particules, donne une surface intermédiaire lisse métal-film d'oxyde, ayant un pouvoir de réflexion spéculaire élevé.
Une quantité similaire de
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ces constituants, dispersée sous la forme de grosses particules, donne une surface intermédiaire rugueuse d'oxyde de métal , ayant un pouvoir de réflexion spéculaire faible et une mauvaise clarté d'image .
Il est également bien connu que la distribution ou répartition des constituants solubles formés par le Mg-Si et le Mg2Al3. peut être contrôlée dans le procédé de laminage à chaud.
Ceci est réalisé dans une gamme de températures intermédiaires de 450 à 700 F sous l'action conjointe de la température et de la déformation de laminage. La dispersion des particules de constituants sera d'autant plus fine et, par conséquent, le pouvoir réflecteur sera d'autant plus élevé après l'oxydation anodique brillante , que la température est plus basse.
Du fait des facteurs mentionnés ci-dessus, et d'au- tres facteurs encore qui apparaîtront para suite, un but princi- pal de la présente invention est de procurer un procédé amélioré pour former des tôles ou feuillards d'aluminium-magnésium, conve- nant pour une oxydation anodique brillante.
Un autre but de la présente invention est de procurer - un procédé de production de tôles ou feuillards d'aluminium-magné- ! sium, ayant des caractéristiques métallurgiques dans au moins une couche superficielle et convenant pour l'oxydation anodique brillante.
Un autre but encore de la présente invention est de réaliser des tôles ou feuillards d'aluminium-magnésium, pour oxy- dation anodique brillante , ayant un gradient de propriétés métal- lurgiques dans leur épaisseur, propriétés qui sont avantageuses lors de l'oxydation anodique brillante ultérieure.
Un autre but encore de la présente invention est de procurer un procédé de fabrication de tôles ou feuillards d'alu- minium-magnésium pour oxydation anodique brillante, facilitant l'obtention de certaines propriétés métallurgiques désirées par un laminage à chaud dans des gammes de basses températures, avec
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des forces de séparation nettement réduites sur les laminoirs à chaud.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront de la description et des exemples suivants.
Suivant les principes de la présente invention, o a découvert qu'on arrive à un procédé amélioré de fabrication d'une matière en tôles ou feuillards d'aluminium-magnésium pour oxydation anodique brillante - dans lequel la tôle ou feuillard a une conductivité thermique élevée et comporte une présence de magnésium sous la forme d'au moins un composé de magnésium intermétallique précipité, uniformément dispersé sous forme de fines particules dans une couche superficielle de la tôle ou feuillard (1) en réalisant une tôle d'alliage d'aluminium-magnésium comportant du magnésium sous la forme d'au moins un composé de magné- sium intermétallique à titre de constituant soluble de l'alliage, (2) en dissolvant le constituant en solution solide dans l'alliage, (3)
e établissant un gradient thermique dans l'épaisseur de cette tôle, et (4) en précipitant le constituant par l'action conjointe du gradient thermique et de la déformation mécanique ,pour produire, dans une couche superficielle seulement de la tôle, une dispersion uniforme de fines particules du constituant et une dispersion à grosses particules de ce constituant dans le res- tant de l'épaisseur de la tôle.
Grâce à ce procédé, la demande- resse a obtenu un nouvel objet de fabrication sous forme d'une tôle d'aluminium-magnésium pour oxydation anodique brillante, qui est caractérisée en ce qu'elle présente un gradient de pro- priétés métallurgiques dans son épaisseur , ce gradient étant 1 constitué par au moins une couche superficielle de la tôle, com- portant du magnésium sous la forme d'au moins un composé de ma- gnésium intermétallique précipité uniformément dispersé dans cette couche sous la forme de fines particules, tandis que le restant de l'épaisseur de la tôle comporte ce composé dispersé sous la forme de grosses particules comparativement aux fines
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particules mentionnées ci-dessus.
Des alliages d'aluminium convenant pour une oxydation anodique brillante ultérieure, après conformation en tôles ou feuillards, se situent généralement dans deux catégories , à savoi ceux contenant environ 0,2 à 1,8% de magnésium et ceux contenant environ 2 à 3,2% de magnésium, ces deux catégories comportant du Fe et du Si à titre d'impuretés en des quantités inërieures à 0,4%. Dans le premier groupe , on a les alliages 5257 (0,2 à 0,6% de magnésium), 5357 (0,8 à 1,2% de magnésium), 5457 (0,8 à 1,2% de magnésium), 5557 (0,4 à 0,8% de magnésium), 5657 (0,6 à 1,80% de magnésium), 5757 (0,6 à 1,80% de magnésium), 5857 (0,5 à 0,8% de magnésium), 5957 (0,4 à 0,8% de magnésium), parmi le second groupe, on a des alliages tels que 5252 (2,2 à 2,8% de magnésium),
5652 (2,2 à 2,8% de magnésium) et 5053 (3,2% de magnésium et d'alumin@um Ces alliages de magnésium /contiennent du magnésium en une quantité suffisante pour former des composés de magnésium intermétalliques qui sont solubles dans les gammes de températures élevées.
Dans le cas du groupe à 0,2-1,8% de magnésium, le composé intermétallique opérant est le Mg2 Si qui est soluble dans la gamme de températures de 750 à 850 F et est précipité par refroidissement à une température inférieure à cette gamme. Dans le cas du groupe à 2-3,2% de magnésium, 2 composés intermétalliques de magnésium sont formés , à savoir le Mg2Si qui est soluble dans la gamme de températures mentionnée précédemment, et le Mg2Al3 qui est soluble dans la gamme de températures de 850 à 950 F et qui précipite lors d'un refroidissement ultérieur jusqu'à une température inférieure à la dernière gamme citée.. Dans l'un et l'autre cas, la précipitation à plus basse température de ces composés est accélérée par déformation à des températures plus basses.
Après coulée du lingot et enlèvement de la couche superficielle, l'alliage est réchauffé , avant le laminage à chaud d'amorçage, jusqu'à une température d'une grandeur suffisante pour redissoudre le composé de magnésium intermétallique en
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solution solide dans le métal de base. Cette température est de l'ordre de 750 à 950 F, suivant lequel des groupes mentionnés d'alliages d'aluminium-magnésium est choisi pour le traitement, Avantageusement, le lingot présentant une surface couverte de cavités est chauffée jusqu'à environ 850 F en vue d'entraîner le Mg2Si en solution solide, ou jusqu'à environ 900 F ,température qui est nécessaire pour entratner le Mg2Al3 en solution solide, dans le cas où l'un des alliages à 2-3,2% de magnésium est choisi pour le traitement.
Dans ces gammes de températures , les alliages ont un degré élevé d'écoulement plastique et, en conséquence, ils peuvent etre laminés avec des réductions très élevées par passage avec une force de séparation nettement moindre sur les laminoirs à chaud que selle qui sera t nécessaire pour un laminage correspon- dant avec des dimensions et des températures plus faibles.
Durant le laminage CI chaud ultérieur dans le laminoir en tandem, la matière est réduite à des dimensions inférieures et les alliages refroidissent dans la gamme de températures où la précipitation des composés intermétalliques de magnésium peut se produire sous l'action conjointe de la température et de la pression du laminage, Au fur et à mesure que l'alliage devient plus froid , sa résistance à la déformation ou à la réduction augmente fortement, ce qui limita ainsi le degré de réduction d'épaisseur que l'on peut obtenir en un seul passage.
Cette situation devient d'autant plus sévère que la température de masse de la tôle ou feuillard devient plus basse,, Des essais pour réduire cette résistance à la déformation par un laminage à chaud final à une température de masse plus élevée, à laquelle la résistance à la déformation est moindre / sont accompagnés dans ces alliages d'aluminium-magnésium par une dispersion plus grosse des composés intermétalliques précipités et des caractéristiques moins bonnes d'oxydation anodique brillante.
Pour surmonter cette difficulté et pour obtenir la fine dispersion désirée des composés intermétalliques de magné-
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sium , donnant d'excellentes caractéristiques d'oxydation anodi- que brillante, tout en maintenant en même temps les avantages de production d'un laminage à chaud à plus haute température, les tôles ou feuillards sont soumis à un procédé de refroidissement très rapide d'un côté ,immédiatement- avant la ou les réduc- ;
tions finales à chaud, On a trouvé que 1 on peut enlever de la chaleur rapidement depuis un coté d'une tôle ou feuillard à haute température , s'avançant de façon continue, pour établir un gradient prononcé de températures dana l'épaisseur de la tôle ou feuillard, immédiatement avant son entrée dans la dernière réduction à chaud. Ce gradient est établi par l'application d'un milieu de refroidissement dirigé à une vitesse extrêmement élevée sur le côté de la tôle ou feuillard que l'on désire refroidir , et il doit être maintenu jusqu'à ce que la tôle ou feuillard pénètre dans le laminoir et se déforme plastiquement.
Il y a lieu de noter que les alliages d'aluminium-magnésium convenant pour l'uti- lisation conjointement avec la présente invention ont une conductivité thermique extrêmement élevée, de l'ordre de 120 unités thermiquesbritanniques par heure par pied carré par degré Fahrenheit ; en conséquence, pour développer une différence thermique efficace au moment de la réduction par les laminoirs , il est nécessaire d'utiliser un système de refroidissement de haute capacité , tel que celui décrit dans la demande de brevet U.S.A. n 156,119 déposée le 30 novembre 1961. Suivant le nouveau procédé de refroidissement de cette demande de brevet, un milieu li- quide est chassé depuis un orifice sous forme d'un jet à haute vitesse, qui est dirigé contre la surface à refroidir sensiblement perpendiculairement à celle-ci.
Un refroidissement rapide est réalisé même si une vaporisation du liquide de refroidissement se forme sur la surface métallique chaude, en constituant ainsi une barrière thermique de vapeur, du fait que le milieu de refr idissement se déplace à une vitesse si élevée qu'il pénètre à travers cette barrière et amène le liquide de refroidissement en contact
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direct avec la surface à haute température.
Comme les alliages mentionnés ci-dessus , qui sont utilisés conjointement avec la présente invention, ont une oonduc- tivité thermique relativement élevée, des problèmes particuliers se présentent en ce qui concerne le maintien de la différence thermique jusqu'à ce que la tôle ou feuillard mobile pénètre dans le laminoir.
En ce qui concerne la vitesse de refroidissement de la couche superficielle,on a trouvé que, dans une tôle ou feuillard métallique de l'ordre d'un quart de pouce ou moins, il est possible de développer un gradient de températures atteignant 4000P là où la température de la tôle ou feuillard était à l'origine de 800 F, en utilisant une pulvérisation qui enlève de la chaleur à un coefficient d'environ 8. 000 unités thermiques britanniques par heure par pied carré par degré Fahrenheit.
Pour établir un tel . coefficient de transfert de chaleur à la surface métallique, la pulvérisation doit être débitée à un taux volumétrique d'environ 10 gallons par minute : une pression d'au moins 300 livres par pouce carré à travers un gicleur développant la pulvérisation, localisé à environ 12 pouces de la surface métallique chaude.
Des coefficients de température plus bas provoquent l'établissement de gradients inférieurs. C'est ainsi que lorsque le coefficient est à environ 4. 000 dans l'exemple ci-dessus, un gradient de températures d'environ 225 F est développé dans une tôle se trouvant initialement à 800 F.
Le développement de différences de température dans la gamme de 200 à 400 F est nécessaire pour établir le gradient de propriétés métallurgiques désirées en définitive dansla tôle terminée convenant pour l'oxydation anodique brillante. L'effet du refroidissement d'un côté et du maintien de cette différence de températures jusqu'à ce que la tôle ou feuillard soit soumis à une déformation est de favoriser une précipitation rapide du composé intermétallique, ou des composés suivant le cas, sous forme d'une dispersion uniforme à fines particules seulement
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dans une couche superficielle mince sensiblement plus froide de la tôle ou feuillard, lorsque celui-ci est soumis à une déformation mécanique, tout en permettant simultanément que la précipitation se produise , lorsde la déformation ,
sous forme d'une dis- persion à grosses particules dans la masse beaucoup plus chaude de l'épaisseur de la tôle ou feuillard. Dans le cas des alliages à 0,2 - 1,8% de magnésium, par exemple, une précipitation du Mg2Si fin se produira dans la gamme de températures de 450 à 550 F et, sous les conditions exemplatives données ci-dessus, cela produira une zone superficielle d'une épaisseur d'environ 0,5 à 1 millième de pouce, dans une tôle finale d'une épaisseur de 0,050 pouce, cette épaisseur de 0,5 à 1 millième de pouce étant tout ce qui est nécessaire dans la tôle finale pour engendrer une bonne brillance après un décapage br @lant(polissage et traitement brillant électrolytique) et oxydation anodique, avec ou sans meulage mécanique.
Normalement, environ 10% de l'épaisseur de la tôle finale sont nécessaires à titre de couche superficielle pour ces opérations. Le fait de combiner les précipités fins avantageux de composés intermétalliques de magnésium aux 10% extérieurs de la tôle durant le laminage à chaud a pour résultat une température de masse moyenne qui est proche de celle de la tôle avant l'application de l'agent de refroidissement. Il en résulte , sous ces conditions, une faible chute de température moyenne qui assure un laminage à chaud facile avec des réductions préliminaires importantes, caractéristiques des tôles non refroidies comportant la dispersion grossière de composés intermétalliques de magnésium et les mauvaises caractéristiques d'oxydation anodique brillante.
Dans le cas du groupe d'alliages à 2-3,2% de magnésium, qui ne contiennent non seulement du MgSi qui est précipité dans la gamme de températures mentionnée précédemment, mais également du Mg2Al3 qui est totalement précipité danne gamme de températures quelque peu plus élevée de l'ordre de 550 à 7000P , une profondeur
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semblable de précipitation est désirée pour ces derniers alliages aussi bien que pour les premiers.
Il n'est habituellement pas à conseiller de dévelop- per des gradients de températures des deux côtés sur un métal ' ayant une épaisseur sensiblement inférieure à un demi-pouce, lorsque le métal a un coefficient de température élevé, car un refroidissement de masse important se produirait alors et la resistance à la déformation au laminage augmenterait fortement.
Des avantages particuliers sont aisément obtenus, cependant, d'un refreidissoment réalisé des deur notés sur des tôles métalliques plus épaisses durant des opérations de laminage , car le laminoir agit sur la carface à température- plus basse par la réduction produite tendis qu'une force de séparation de laminoir donnée est selle qui est caractéristique du noyau à haute température.
Que l'on refroidisse l'un ou l'autre ou les deux cô- tés de la tôle ou feuillard, ceu@-ci se laminent sous forme d'un feuillard ou d'une tôle à une température plus élevée mais le produit fini sur la couche superficielle , qui est sensiblement plus froide que la masse de la tôle ou feuillard, cristallise durant le laminage à chaud d'une manière caractéristique de la gamme de températures plus basses pour produire la dispersion uniforme désirée à fines particules du précipité.
Il est à remar- quer qu'habituellement, bien que non nécessairement, la surface soumise au réfrigérant à haute pression sera la surface supérieure de la tels ou feuillard car celle-ci est moins sujette à des éraflures mécaniques et à d'autres dégâts dus à la manipulation.
Le réfrigérant à haute vitesse , sous des conditions momentanées, ne mème qu'à un gradient prononcé de températures dans environ les 10% de la surface de la tôle ou feuillard, comme mentionné précédemment, avec peu de refroidissement de masse du restant du métal. Des vitesses élevées de laminage à chaud de l'ordre de 250 pieds par minute favorisent le maintien de ces
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conditions momentanées jusqu'à ce que la tôle ou feuillard pêne- ; tre dans le laminoir.
Comme la force de séparation sur le laminoir à chaud est une fonction à température moyenne de la tôle ou feuillard au moment de la déformation de ceux-ci, cette différence; de températures permettra la réalisation d'un laminage à chaud similaire à des températures et des réductions qui sont caracté- ristiques de la température moyenne plus élevée de la tôle ou feuillard. Cependant, les couches superficielles supérieures, qui sont de 200 à 400 F plus froides que la masse de la matière, cristalliseront durant le laminage à chaud d'une manière carac- téristique de la gamme des températures plus basses, en produisant' ainsi la dispersion uniforme à fines particules des composés in- termétalliques de magnésium.
En liaison encore avec l'établissement du gradient -thermique dans l'épaisseur de la tôle ou feuillard, il y a lieu de noter que, bien que l'on préfère utiliser un système de re- froidissement très rapide, tel qu'un système à pulvérisation ou vaporisation à haute pression, mentionné précédemment, il sera évident que l'on peut employer d'autres systèmes. Par exemple, le gradient thermique désiré peut être établi en appliquant un effet de refroidissement à une surface de la tôle , tout en appli- quant simultanément un effet chauffait d'efficacité comparable sur la surface opposée.
La précipitation des composés intermétalliques de magnésium en particules de dimensions désirées et avec une uni- formité de la dispersion est réalisée par l'action conjointe de la différence de températures et de la déformation métallique de la tôle ou feuillard chaud. Habituellement, bien que nonné- cessairement, cette déformation est réalisée par le laminage sous pression de la tôle ou feuillard immédiatement après le refroidis- sement d'un côté pour réaliser une réduction de l'épaisseur du métal. Lorsque le contrôle de la précipitation du composé de ma-
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gnésium est d'une importance primordiale , la réduction par ,laminage sous pression devrait être réalisée lors du passage fi- nal du laminage à chaud.
Ceci est généralement , bien que non nécessairement vrai lorsque d'autres considérations ,telles que les dimensions de grains'et le contrôle de la texture, sont d'une importance primordiale, ces facteurs étant discutés plus en dé- tails ci-après: cependant, de ces deux phases du laminage à chaud , le passage final est le plus important et le plus critique pour '. atteindre les propriétés métallurgiques désirées.
Pour obtenir les dimensions de particules désirées et l'uniform@té voulue de dispersion des précipités de magnésium dans le produit fini, il est désirable que la réduction finale du laminage à.chaud se produise tandis que la couche superficiel- le extérieure de la tôle ou feuillard se trouve à une température de l'ordre de 450 à 550 F, dans le cas des alliages à 0,2-1,8% de magnésium, et dans la gamme de 550 à 700 F dans le cas des alliag à 2-3,2% de magnésium.
En réalisant la réduction par laminage à chaud avec la couche superficielle extérieure se trou- vant à une'température dans ces gammes, tandis que la masse de la matière se trouvant encore dans la gamme de températures plus élevées de 750 à 950 F, une différence ou gradient de propriétés métallurgiques est établi dans l'épaisseur de la matière , ce qui donne les caractéristiques avantageuses du produit fini à la fois en ce qui concerne l'aspect de la couche superficielle lors de l'oxydation anodique brillante et en ce qui concerne la plus grande facilité et lajplus grande économie du laminage à chaud.
D'une façon plus particulière, sous ces conditions de différence de températures durant le laminage à chaud final, le ou les compo- sés intermétalliques de magnésium sont précipités d'une manière qui est caractéristique d'un laminage à basse température pour donner la dispersion uniforme désirable à très fines particules, tout en conservant les grosses dimensions de particules durant la
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précipitation ce qui est caractéristique d'un laminage à plus haute température. En même temps, la force de séparation sur les laminoirs ne doit être que celle qui est caractéristique de ce qui est nécessaire pour laminer la tôle ou feuillard lorsque l'en- tièreté de l'épaisseur de celui-ci se trouve au niveau plus élevé de température.
A titre de définition , la distinction entre les fines particules et les grosses particules est faite en définissant les fines particules comme étant celles qui ne peuvent pas être sépa- rées sous un microscope optique courant à une amplification de
500 diamètres.
Pour réaliser le laminage à chaud final de la tôle ou feuillard présentant le gradient thermique désiré, il est né- cessaire qu'un temps minimum s'écoula-entre le développement du gradient de températures et le laminage ultérieur. On a trouvé qu'un gradient de températures convenablement prononcé , de l'ordre de 150 à 250 F mais non inférieur à 75 F ni supérieur à 350 F ne devrait pas être établi plus de 0,4 seconde , et de préférence ne /plus de 0,1 seconde avant que la tôle ou feuillard/pénètre dans le laminoir, Il est nécessaire de limiter ce laps de temps à une valeur la plus courte possible du fait de la haute conductivité thermique de la tôle ou feuillard métallique.
Si de plus longues périodes de temps s'écoulent, le gradient de températures devien- dra très peu accentué ceci peut, dans certains cas, être com- pensé par uh chauffage d'un côté et par un refroidissement de l'autre côté , comme mentionné précédemment. Dans l'un et l'autre cas, cependant, la température moyenne de la tôle ou feuillard ne devrait pas être réduite à plus de 50 F à partir d'une tempé- rature de laminage à chaud moyenne , avantageuse et économique.
En pratique, pour réaliser la réduction finale par laminage à chaud en un temps ausi court que possible après l'éta- blissement du gradient désiré de températures, le refroidissement est appliqué en un point aussi proche que possible du point de
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contact de la tôle ou feuillard avec le laminoir , la distance étant généralement de 1 'ordre de 1 pied ou moins.
Evidemment, il y a lieu de tenir compte que cette distance est une fonction de la vitesse linéaire de la tôle ou feuillard passant dans le laminoir à chaud et, comme la différence des températures est momen- tanée , c'est-à-dire qu'elle ne peut être maintenue que pendant de très brèves périodes de temps, il est désirable de maintenir une vitesse de laminage assez élevée sur la tôle ou feuillard.
A ces courtes distances à partir du point de contact entre le la- minoir et la tôle ou feuillard, une huile soluble dans l'eau ou un autre lubrifiant de refroidissement pour laminoir à chaud, utilisé comme milieu de refroidissement , convient pour attein- dre le gradient des températures . Cependant, l'utilisation d'autres Guides de refroidissement, tels que de l'eau, est envisagée là où on utilise des mesures supplémentaires pour enlever le liquide de refroidissement, par exemple par de l'air ou des dispositifs de ramassage d'eau , avant que la tôle ou feuillard ne pénètre dans le laminoir.
On donne ci-après des exemples qui ne sont cependant que purement illustratifs, EXEMPLE 1
Un alliage 5457 d'aluminium-magnésium est coulé direcdement on coquille en un lingot d'une épaisseur de 20 pouces , puis il est refroidi jusqu'à la température ambiante et débarrasse de sa couche extérieure pour supprimer les imperfections superficielles. Il est ensuite réchauffé à 875 F et réduit dans un laminoir réversible depuis environ 19 pouces 3/4 jusqu'à une tôle d'environ 1/2 pouce.
La tôle est ensuite alimentée dans la première partie d'une presse de laminage à chaud en continu et , en tandem en vue d'une réduction supplémentaire jusqu'à une dimen- sion convenant pour le traitement suivant les principes de la présente invention, ou jusqu' à environ 1/4 à 3/8 de pouce.
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Comme la tôle est encore à une température suffisamment élevée (environ 750 F) pour maintenir le composé intermétallique en solution solide, un chauffage supplémentaire n'est pas nécessaire .
Entre la pénultième et la dernière passe de laminage à chaud, la tôle est soumise à un courant à vitesse élevée d'un milieu de refroidissement sur sa surface supérieure pour refroidir cette surface et les 10% adjacents de l'épaisseur du métal, jusqu'à environ 500 F, en établissant ainsi le gradient thermique désiré .
Les ajutages pour le milieu de refroidissement sont localisés à mviron 1 pied à l'écart de la surface de la tôle et dirigés à aigle droit par rapport à cette surface . La distance entre le point d'application du milieu de refroidissement et l'étranglement du laminoir est d'environ 10 pouces.
A une vitesse linéaire d'environ 250 pieds par minute, la tôle passe dans la partie finale du laminoir et est soumise à une nouvelle réduction jusqu'à environ 0,1 pouce pour précipiter le composé intermétallique sous l'action conjointe de la différence de températures et de la déformation mécanique due à la pression des cylindres du laminoir.
La tôle est alors examinée et on trouve qu'elle comporte, dans son épaisseur , le gradient désiré de propriétés métallurgiques en ce qui concerne les caractéristiques de dispersion uniforme du précipité en fines particules et d'une excellente oxydation anodique brillante dans les 10% à partir de sa surface , avec une dispersion du pipité en particules relativement plus grosses et des caractéristiques plus pauvres d'oxydation anodique brillante dans le restant non refroidi de son épaisseur.
EXEMPLE 2
On a préparé un échantillon d'un alliage d'aluminium
5252 et on l'a traité de la même manière que suivant l'exemple 1, sauf que la température de masse du métal était à 875 P au moment du laminage à chaud final, et que la température de la couche superficielle , après refroidissement d'un côté , était de 600 F.
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On a obtenues bons résultats.
Le procédé précédent de la présente invention est particulièrement adapté à la fabrication d'objets en tôles ou feuillards métalliques , convenant particulièrement bien pour une oxydation anodique brillante ultérieure, ainsi que pour d'au- tres applications plus particulièrement définies ci-après.
L'objet consiste en une tôle ou feuillard métallique formant un tout, caractérisé en ce qu'il présente un gradient de propriétés métal- lurgique dans son épaisseur , propriétés qui sont réparties d'une façon générale entre une couche superficielle ou une zone adjacente 3'au moins un côté de la tôle ou feuillard , et la masse restante de la matière, La couche superficielle est carac- térisée en ce qu'elle comporte une dispersion uniforme précipitée à fines particules du composé.intermétallique de magnésium , ou de composés intermétalliques suivant le cas , accouplée avec une texture superficielle dite laminée à chaud et à fines dimensions de gra@@e dans le métal de base.
Le restant de l'épaisseur de la tôle ou feuillard est caractérisé par un précipité à grosses particules , couplé avec de grosses dimensions de grains. Comme tel, l'objet présente des caractéristiques avantageuses en ce qui concerne son aspect et sa texture superficiels, ainsi qu'en ce qui concerne la facilité et l'économie du laminage à chaud, en donnant ainsi des propriétés métallurgiques qui trouvent une utilité dans de nombreux domaines d'application,
Il est à remarquer que les principes et les procédés de la présente invention trouvent une application dans d'autres domaines que la production de tôles ou feuillards convenant pour une oxydation anodique brillante ultérieure.
A titre d' exemple, une caractéristique inhérente du procédé de refroidissement sui- vant un côté d'après l'invention est que la couche superficielle de la matière, qui est plus froide de 350 F que la masse de matiè- re durant le laminage à chaud final , recristallise durant le
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laminage à chaud d'une manière qui est caractéristique de la gamme des températures plus basses, ce qui produit ainsi une fine dimension de grains et ce que l'on apelle une texture laminée chaude dans le métal de base, en plus des caractéristiques dési- rées de précipité pour l'oxydation anodique brillante.
Ces carac- téristiques de fines dimensions de ±graine et de texture laminée chaude , tout- en favorisant des qualités maxima d'oxydation anodique brillante, sont avantageuses pour favoriser les perfor- mances d'alliages d'aluminium ultérieurement utilisés dans la production d'objets particuliers suivant le procédé décrit dans le brevet U.S.A. n 2.690.002.
L'invention peut être matérialisée suivant d'autres formes ou mises en oeuvre suivant d'autres manières que celles décrites, sans sortir pour autant d. adre du présent brevet, car de nombreuses variantes et modifications peuvent être envisa- gées sans sortir pour autant du cadre de l'invention.
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