Procédé de fabrication d'un objet par extrusion d'un corps en alliage d'aluminium et objet obtenu par ce procédé. La. présente invention est relative à un procédé de fabrication d'un objet par extru sion d'un corps en alliage d'aluminium.
On a déjà employé l'extrusion pour la fabrication d'articles en aluminium et en alliages d'aluminium. Le procédé consistait généralement à chauffer la pièce métallique à extruder jusqu'à une température assez élevée pour permettre un écoulement facile du métal, à placer la pièce dans un cylindre chauffé et. à refouler le métal à travers une matrice montée à l'une des extrémités du cylindre.
Dans l'extrusion de l'aluminium de pureté commerciale et des alliages à base d'aluminium qui ne subissent pas un traite ment, de précipitation pour augmenter leur résistance, la. pratique courante comportait le chauffage des pièces métalliques, habituelle ment. des lingots, à une température comprise entre environ 400 et 538 C avant de les intro duire dans le cylindre de la presse d'extrusion. La pression appliquée pendant l'extrusion pro voque souvent un certain échauffement du métal et il en résulte que le refroidissement de la pièce métallique pendant la durée de l'opération d'extrusion est faible ou nul.
La température à laquelle la pièce est chauffée avant l'extrusion est par suite considérée comme étant la température du métal pendant l'extrusion et on la désigne sous le nom de température d'extrusion. L'extrusion de l'alu minium et des alliages à base d'aluminium<B>à</B> une température comprise entre 400 et 538 C environ est considérée comme un travail à chaud se distinguant du travail à la tempéra ture ambiante, par exemple, qui a pour résul tat un écrouissage. On laisse habituellement refroidir le produit provenant de l'extrusion à la température ambiante avant de le sou mettre à un traitement ultérieur éventuel.
Dans de nombreux cas, l'objet extrudé a la forme désirée et aucune opération ultérieure n'est nécessaire; cependant, il est souvent avantageux d'obtenir par extrusion un produit semi-fini et d'achever la fabrication par une opération d'écrouissage telle que l'étirage à froid. L'effet d'orientation résultant de l'ex trusion persiste habituellement dans le pro duit écroui et lui donne des propriétés que l'on ne trouve pas dans les objets laminés ou forgés. Si l'on écrouit le produit semi-fini de l'extrusion, on augmente la résistance et la dureté. Si l'on désire un produit doux au lieu d'un produit durci, on soumet au recuit l'objet écroui.
Quand l'objet fini est soumis au recuit, on désigne le traitement sous le nom de recuit final, tandis que, si un travail ultérieur doit être exécuté, on l'appelle recuit intermédiaire.
L'effet. d'un traitement de recuit est de diminuer la résistance -et la dureté de l'objet travaillé jusqu'à une valeur minimum. Par suite, les essais à la traction peuvent être utilisés pour déterminer la variation de l'adou cissement et, quand la résistance, l'allongement et la. dureté atteignent des valeurs inférieures sensiblement constantes, on admet que la. ma tière a été complètement recuite. Du point de vue de la structure interne du métal recuit, on constate que le traitement a amené la for mation de nouveaux cristaux qui sont exempts de contraintes dues au travail. Quand les essais à la traction montrent une réduction notable de la charge de rupture et une aug mentation de l'allongement., la formation de nouveaux cristaux a commencé.
On appelle température de recristallisation la température à laquelle de nouveaux cristaux se forment. Cette température n'est pas la même pour tous les degrés de puretés de l'alu minium et pour tous les alliages à base d'alu minium. Les principaux facteurs qui contrô lent la température de recristallisation sont la composition du métal, la durée du recuit et le degré d'écrouissa.ge que l'objet a subi immé diatement avant le recuit.
Cependant, dans la pratique habituelle, on a constaté qu'une tem pérature comprise entre 338 et 354 C environ est nécessaire pour produire la recristallisation de l'aluminium et des alliages à base d'alumi nium écrouis dans un laps de temps raison nable. Dans la production de certains objets, il est hautement désirable d'avoir une tempéra ture de recristallisation très basse. Par exem ple, quand une gaine d'aluminium a été étirée à froid sur un câble téléphonique ou de trans port de force isolé, il est nécessaire de recuire la gaine pour que le câble possède la flexibilité désirée. La température ordinaire de recuit dé truirait l'isolement habituel des câbles.
Par suite, pour adoucir la gaine sans endommager l'isolement, il faut recuire à une température beaucoup plus basse.
On a constaté par ailleurs qu'on pouvait réduire la température de recristallisation de l'aluminium écroui en réglant le rapport du fer au silicium et en ajoutant de petites quan tités de glucinium et/ou de nickel. Pour la commodité de l'exposé, on peut désigner ici ces métaux, et tous autres produisant le même effet, sous le nom d'éléments abaissant la tem pérature de recristallisation. On a constaté maintenant que les avantages résultant de la. présence d'éléments tels que le glucinium et. le nickel peuvent être encore renforcés.
La présente invention est fondée sur cette découverte que l'on peut réduire la tempéra ture de recristallisation dans les objets en alliages d'aluminium extrudés et éventuelle ment écrouis (alliages contenant un élément abaissant la température de recristallisation, par exemple 0,005 à 0,25 % de glucinium et 0,04 à 1% de nickel, de 0,
01 à 0,8 % de fer et de silicium, la. proportion de fer an silicium ne dépassant pas quatre tiers de la teneur en silicium et n'étant de préférence que les trois quarts de ladite teneur), par un traitement préliminaire du corps à extruder, par l'extru sion à une température relativement basse et par un recuit intermédiaire à une tempéra ture relativement basse, lorsqu'un tel recuit est nécessaire, avant l'éventuel écrouissage.
Chacune des opérations affecte les résultats obtenus dans l'opération suivante et, en con séquence, c'est seulement par l'observation stricte des conditions de chaque opération que l'on peut obtenir le produit final avec la carac téristique désirée d'une température de recris tallisation basse.
Le procédé selon l'invention, pour la. fabri cation d'un objet par extrusion d'un corps en alliage d'aluminium contenant du fer et du silicium en une quantité totale de 0,01 à 0,8 0/0, la quantité du fer ne dépassant, pas les 4/3 de la teneur en silicium, et au moins un élément propre à abaisser la.
température de recristal lisation du corps après un écrouissage à au moins 40 % du corps extrudé, est caractérisé en ce qu'on chauffe ledit corps à une tempé rature comprise entre 454 et 510 C, on le maintient à cette température pendant un laps de temps de une à douze heures, on refroidit ledit corps à une température comprise entre 260 et. 343 C à une vitesse ne dépassant. pas 27 7 C par heure, on le maintient.
à une tem pérature comprise entre 260 et 343 C pendant un laps de temps de une à douze heures et on extrude ledit corps à une température com prise entre 204 et 288 C.
Le traitement thermique initial sera dé nommé ci-après préchauffage et le maintien entre 260 et 343 C traitement thermique intermédiaire . On peut., après ce traitement thermique intermédiaire, refroidir le corps chaud jusqu'à la. température ambiante ou bien le transporter à une presse d'extrusion si sa température est telle qu'elle permette l'extru sion dans les limites de température spécifiées. Si on a laissé refroidir le corps jusqu'à la, température ambiante ou jusqu'à une tem pérature inférieure à celle à laquelle il doit être extrudé, on le chauffe à une température comprise entre 204 et 288 C, on le transporte dans le cylindre chauffé d'une presse d'extru sion et on procède à l'extrusion.
Il est dési rable d'adopter une température d'extrusion aussi basse que possible dans l'intervalle ci dessus, la température choisie étant générale ment déterminée par la puissance de la presse, une puissance plus grande étant nécessaire lorsque la température d'extrusion diminue. Le produit extrudé semi-fini résultant est habituellement dénommé bloom. Il peut avoir une forme pleine ou tune forme creuse suivant la matrice utilisée. La combinaison du pré chauffage, du traitement thermique intermé diaire et de l'extrusion à basse température produit un état et une structure interne dans le bloom qui sont essentiels pour l'obtention d'une température de recristallisation basse dans l'article écroui.
On soumet habituellement ensuite le bloom extrudé à un travail ultérieur à une tempé rature beaucoup phis basse, par exemple la température ambiante ou une température légèrement supérieure. Le travail peut consis ter en laminage, étirage, travail à la presse ou opérations analogues qui produisent une ré duction de l'épaisseur de l'objet. Pour la fabri cation de produits tubulaires, on peut utiliser une machine connue sous le nom de réducteur à tubes. Ce travail peut être conduit en une ou plusieurs étapes.
En tout cas, s'il s'agit d'obtenir un produit final à ce stade, c'est- à-dire un produit amené à la, forme et à l'épaisseur finales, la réduction doit atteindre au moins 40<B>M</B>o et, pour l'obtention des meil leurs résultats, elle doit dépasser 90 0/0. Si l'opération précédente n'est pas une opé ration de travail final, on peut faire subir au produit écroui mi recuit intermédiaire à une température comprise entre 204 et 315 5 C pendant un laps de temps de une à douze heures.
On a constaté qu'il était nécessaire d'adopter une telle gamme de températures relativement basses pour le recuit. intermé diaire afin d'obtenir une température de re- cristallisation basse dans l'objet fabriqué ter miné.
Après le recuit intermédiaire, l'objet doit subir un nouvel écrouissage qui produit une réduction de son épaisseur d'au moins 401/o et, de préférence, de plus de 90 Vo, en vue de l'obtention de l'avantage d'une température de recristallisation abaissée. Ce travail peut comporter deux ou plusieurs opérations.
Dans le cas de la. fabrication de tubes, par exemple, les opérations peuvent consister en un étirage et en une réduction au laminoir. Etant donné que la réduction ne produit qu'un léger chan gement dans l'épaisseur de la paroi, on peut compter sur l'étirage pour réaliser la plus grande partie de l'écrouissage désiré.
L'objet qui a subi l'écrouissage précité et le traitement thermique convenable possède l'aptitude à la recristallisation à une tempé rature plus basse que le même objet fabriqué par les procédés habituels. En général, la tem pérature de recristallisation sera inférieure à 315 5 C et, dans clé nombreux cas, elle sera inférieure à 232 C.
L'invention trouve une application dans la réalisation d'une gaine sans soudure pour un câble téléphonique isolé. Les effets des tem pératures de préchauffage et d'extrusion sur les propriétés de traction d'une gaine sont illustrés par les essais suivants.
Les conditions de fabrication des gaines ont été identiques, sauf pour ce qui est de va riantes dans la pratique du préchauffage et du réchauffage pour l'extrusion. Les facteurs constants étaient la dimension du lingot, la vitesse d'extrusion, l'étirage à froid du bloom extrudé avec une réduction d'environ 61 /o, le recuit pendant douze heures à une tempéra ture comprise entre 238 et 249 environ et ensuite l'étirage à froid pour former un tube ayant 11,68 mm de diamètre extérieur et une épaisseur de paroi de 1,
27 mm avec une ré- duction de 95 %. La gaine étirée à froid et obtenue finalement a été ensuite recuite à 190 C pendant une demi-heure pour simuler le traitement qui pourrait être appliqué sur un câble isolé. Les propriétés de résistance à la traction du produit recuit final ont été déterminées, ce quia permis une comparaison avec les autres produits recuits pour démon trer l'effet des variations d'ans la pratique du préchauffage et de la température d'extrusion.
L'alliage utilisé était formé d'aluminium, de 0,01% de glucinium, de 0,03 % de fer et de 0,04 % de silicium. Les lingots tubulaires avaient un diamètre extérieur de 228,6 mm et un diamètre intérieur de 46 mm.
Dans les premiers essais destinés à déter miner l'effet du préchauffage et du traitement thermique intermédiaire du lingot, l'un des lingots n'était pas préchauffé, mais simple ment chauffé à la température d'extrusion de 265 5 C, tandis que l'autre était préchauffé pendant deux heures à une température com prise entre 471 et 482 C, refroidi lentement, à raison de moins de 27 5 C par heure, jusqu'à une température comprise entre 304 et 315 5 C et maintenu à cette température pendant quatre heures.
Les propriétés de résistance à la traction des gaines étirées à froid et re cuites sont données dans le tableau suivant:
EMI0004.0031
<I>Tableau <SEP> 1:</I>
<tb> <I>Effet <SEP> du <SEP> préchauffage <SEP> sur <SEP> les <SEP> propriétés</I>
<tb> <I>des <SEP> gaines</I>
<tb> Charge <SEP> Limite <SEP> Allonge Etat <SEP> du <SEP> lingot <SEP> de <SEP> rupture <SEP> élastique <SEP> ment
<tb> kg/mm2 <SEP> <B>kg/M_2</B>
<tb> Non <SEP> préchauffé <SEP> 11,81 <SEP> 10,68 <SEP> 7,0
<tb> Préchauffé <SEP> 7,17 <SEP> 4,14 <SEP> 17,0 IL est tout à fait clair que le préchauffage et le maintien intermédiaire ont un effet très prononcé sur les propriétés de résistance à la traction.
Les faibles valeurs données par les gaines fabriquées à partir du lingot pré chauffé montrent que la recristallisation s'est produite.
L'influence de la température d'extrusion sur les propriétés de résistance à la. traction des gaines recuites est illustrée dans des essais dans lesquels deux lingots ont subi le traitement de préchauffage et le traitement. thermique intermédiaire décrits ci-dessus. L'un des lin gots a été extrudé à 485 C, température qui est comprise entre les limites habituellement adoptées dans l'extrusion de l'aluminium de pureté commerciale, tandis que l'autre a été chauffé à 262,15 C, puis extrudé.
Les proprié tés du produit final apparaissent dans le ta bleau II ci-après:
EMI0004.0039
<I>Tableau <SEP> II:</I>
<tb> <I>Effet <SEP> de <SEP> la <SEP> température <SEP> d'extrusion <SEP> sur <SEP> les</I>
<tb> <I>propriétés <SEP> des <SEP> gaines</I>
<tb> Charge <SEP> Limite <SEP> Allonge Température <SEP> de <SEP> rupture <SEP> élastique <SEP> ment
<tb> d'extrusion <SEP> kg/mm2 <SEP> kg/mm2 <SEP> /
<tb> 0
<tb> 485 C <SEP> 10,22 <SEP> 8,96 <SEP> 9,0
<tb> 265<B>0</B> <SEP> 5 <SEP> C <SEP> 7,17 <SEP> 4,14 <SEP> 17,0 Les valeurs des propriétés de résistance à la traction pour la gaine fabriquée à partir d'un bloom extrudé à basse température mon trent encore que la recristallisation s'est- pro duite, tandis qu'elle n'avait pas encore eu lieu dans l'autre gaine.
Bien que l'on n'obtienne totalement les avantages de l'invention que si l'article extrudé est écroui de plus de 40 %, on a constaté que les propriétés de résistance à la traction de blooms fabriqués à partir de lingots pré chauffés et de lingots ayant subi le traite ment thermique intermédiaire diffèrent- dans une mesure importante des propriétés de blooms extrudés à partir de lingots qui n'ont pas subi ces traitements.
Ceci est illustré dans le tableau III par les valeurs de la. charge de rupture et de l'allongement du bloom tubu laire de 66,6 mm de diamètre extérieur avec une épaisseur de paroi de 11 mm, bloom à par- tir duquel a été produite la gaine à laquelle se rapporte le tableau I.
EMI0005.0002
<I>Tableau <SEP> III:</I>
<tb> <I>Effet <SEP> du <SEP> préchauffage <SEP> sur <SEP> les <SEP> propriétés</I>
<tb> <I>du <SEP> bloom <SEP> extrudé</I>
<tb> Charge <SEP> Limite <SEP> Allonge Etat <SEP> du <SEP> lingot <SEP> de <SEP> rupture <SEP> élastique <SEP> ment
<tb> kg/mm2 <SEP> kg/mm2
<tb> Non <SEP> préchauffé <SEP> 10,5 <SEP> 8,68 <SEP> 29,5
<tb> Préchauffé <SEP> 6,3 <SEP> 3,36 <SEP> 50,0 Ces résultats d'essais et d'autres ont dé montré que le préchauffage, le traitement thermique intermédiaire et une température d'extrusion basse donnent un effet nettement avantageux sur les blooms et que, par suite, ceux-ci possèdent des caractéristiques nettes que l'on n'observe pas dans les produits extru- clés habituels.