3 types de métaux légers : Guide complet

Il existe de nombreux types de métaux et chacun d'entre eux a une composition, des propriétés et une nature différentes. Outre les métaux lourds, la demande de métaux légers est assez fréquente dans certaines industries sensibles.

Si vous souhaitez en savoir plus sur ces métaux légers, ce guide contient des informations détaillées. Alors, lisez.

Qu'est-ce que le métal léger ?

Les métaux légers jouent un rôle essentiel dans la fabrication de composants pour de nombreuses industries, telles que l'aérospatiale, l'électronique et l'automobile.

Ils sont connus pour leur faible poids, ce qui permet d'améliorer le rendement énergétique des véhicules et des avions et d'en rehausser l'esthétique.

Types de métaux légers

Les trois différents métaux légers sont présentés ci-dessous.

Aluminium

Aluminium est connu pour ses excellentes propriétés, sa résistance à la corrosion, sa solidité et sa légèreté. L'aluminium est allié à différents matériaux non ferreux, ce qui lui confère des propriétés physiques améliorées.

Il existe différentes qualités d'aluminium, chacune offrant durabilité, résistance à la corrosion et ductilité.

L'aluminium conduit l'électricité et la chaleur. Il offre une excellente usinabilité et une bonne coulabilité, car sa fluidité et son point de fusion sont modérés.

Les avantages de l'aluminium

• L'aluminium offre une résistance à la corrosion.
• Son poids équivaut à environ un tiers de celui de l'acier, ce qui en fait un choix léger idéal.
• Il peut être recyclé.
• Les alliages d'aluminium sont connus pour leur conductivité thermique et électrique.
• L'aluminium est très facile à former et à usiner.

Les inconvénients de l'aluminium

• Certaines qualités d'aluminium sont très chères.
• L'aluminium peut parfois nécessiter des traitements thermiques pour obtenir les propriétés requises.

Applications

• Dans l'industrie maritime, les arbres d'hélice et les coques de bateaux sont fabriqués en aluminium.
• Les carrosseries, les roues et même les blocs moteurs des industries automobiles utilisent l'aluminium.
• Les composants électroniques, les circuits imprimés, les boîtiers et les dissipateurs thermiques sont fabriqués en aluminium.

Titane

Titane est un matériau léger connu pour sa grande résistance. Il a une faible densité, une grande résistance à la traction et offre une grande robustesse lorsqu'il est exposé à des températures élevées.

Cependant, la capacité d'usinage du titane est très faible en raison de sa dureté et de sa faible dissipation thermique ; des outils d'usinage spécialisés sont donc nécessaires.

Les avantages du titane

• Le rapport résistance/poids du titane est élevé.
• Offre une grande résistance à la corrosion
• Le titane est recyclable
• Il a un faible module et est donc moins rigide.

Les inconvénients du titane

• Le titane est très cher
• Il est peu usinable en raison de sa dureté.
• Il présente une faible conductivité thermique.

Applications

• Les composants structurels, les systèmes d'échappement et les pièces de moteur des avions sont fabriqués à partir de titane.
• Les cadres de bicyclettes et les équipements sportifs sont fabriqués avec des alliages de titane.
• Dans le secteur de la production d'énergie, les échangeurs de chaleur et les pales de turbine utilisent le titane.

Magnésium

Magnésium est un métal de couleur grise et de surface brillante, dont le point de fusion et la densité sont bas et dont la réactivité chimique est élevée. C'est un métal très léger. Il est composé de silicium, de manganèse, de zinc et d'aluminium.

Les avantages du magnésium

• Il offre une excellente stabilité dimensionnelle
• La haute coulabilité du magnésium le rend approprié pour le moulage des métaux.
• Il offre une grande résistance aux chocs
• Il est très léger.

Les inconvénients du magnésium

• Son point de fusion est très bas.
• Il peut s'enflammer en raison de sa grande inflammabilité.
• Il n'est pas résistant à la corrosion.

Applications

• Les roues et les blocs moteurs des automobiles sont fabriqués à partir de magnésium.
• Les parties intérieures d'un avion et les trains d'atterrissage sont en alliage de magnésium.
• Dans les applications industrielles, il contribue à la fabrication de pièces de machines, d'outils électriques et de cadres de structures.

Tableau comparatif des métaux légers

Le tableau ci-dessous donne un aperçu des propriétés de l'aluminium, du titane et du magnésium.

Méthodes courantes de traitement des métaux légers

Voici quelques-unes des méthodes de traitement des métaux légers :

Formation

Formation est une technique de traitement des métaux qui consiste à transformer le métal en une forme utilisable. Il existe différentes méthodes telles que l'extrusion, le pliage, le pliage au frein, l'étirage à la presse et le pliage au rouleau.

Elle a lieu à des températures élevées et est principalement utilisée pour l'extrusion du magnésium.

Traitement des poudres

Le traitement des poudres consiste à appliquer une pression et une chaleur à la poudre afin de former des composants à la texture dure. Cette poudre est créée à partir de métal en fusion, puis elle passe à travers une buse en présence de gaz inerte ou d'eau pulvérisée.

Il le décompose en gouttelettes, qui sont ensuite transformées en poudre. La poudre de métal est ensuite pulvérisée pour créer des ébauches, qui sont ensuite façonnées.

Traitement des matières fondues

Le moulage par fusion est un processus dans lequel le métal en fusion est versé dans le moule, et lorsqu'il refroidit, un composant dur est obtenu. Il existe de nombreuses méthodes pour ce faire, comme le moulage à paroi mince, le moulage à haute intégrité et le moulage de métaux dissemblables.

Traitement thermomécanique

Le traitement thermomécanique est une méthode de traitement qui prend en charge la déformation thermique, ce qui améliore les propriétés du matériau. Il permet de créer des composants à faible coût, légers et de haute précision.

La température, la déformation et le refroidissement sont gérés avec précision au cours du processus, ce qui permet d'optimiser la microstructure du matériau.

Le besoin de réchauffage et de trempe est éliminé. Cette méthode de traitement convient à l'aluminium et au titane et améliore leur résistance à la rupture, leur solidité et leur résistance à la fatigue.

Usinage CNC

Usinage CNC est également choisi pour traiter des matériaux légers en utilisant la technologie CNC pour créer des composants d'une grande précision.

Cependant, chaque matériau réagit différemment à l'usinage ; l'aluminium est très facile à usiner, mais le magnésium ne l'est pas et doit être traité avec soin.

Le processus d'usinage CNC permet de fabriquer des composants présentant une grande stabilité dimensionnelle et des tolérances étroites.

Comment choisir le métal léger approprié ?

Lors de la sélection des matériaux légers, certaines considérations importantes à garder à l'esprit sont abordées ci-dessous :

Propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques du métal doivent être analysées, ce qui implique de tenir compte de la ductilité, de la résistance, de l'usinabilité et de la durabilité du matériau.

L'aluminium et le titane ont la capacité de supporter les contraintes. Par conséquent, les applications qui nécessitent ce type de composants peuvent être réalisées en utilisant l'aluminium et le titane.

Propriétés thermiques

Les propriétés thermiques d'un métal ont également un impact sur ses performances lorsqu'il est utilisé dans des environnements à haute température.

Certains métaux, comme l'aluminium, ont une conductivité thermique élevée, ce qui n'est pas le cas du titane. Par conséquent, si l'on fabrique des échangeurs de chaleur pour des systèmes de refroidissement, l'aluminium peut être un meilleur choix.

Considération du poids

Le poids est également une préoccupation majeure dans de nombreuses industries, en particulier dans les secteurs de l'automobile et de l'aérospatiale. Le métal doit donc avoir une résistance suffisante et un poids limité. Le magnésium et le titane sont les métaux les plus légers.

Résistance à la corrosion

La résistance à la corrosion d'un métal joue un rôle crucial dans de nombreux environnements difficiles. Le choix des métaux se fait en examinant l'environnement auquel ils seront soumis.

Fabrication et transformation

La technique de transformation déterminera également le choix du matériau ; certains métaux se prêtent au moulage, d'autres à l'usinage CNC. Par conséquent, lors de la sélection des métaux légers, il est essentiel de tenir compte de leur compatibilité avec la méthode de traitement.

Coût

Le coût joue un rôle crucial dans la sélection des matériaux. Le titane, bien qu'il soit l'un des matériaux les plus performants, est cher. Par conséquent, en fonction des exigences de l'application et du budget, différentes alternatives sont sélectionnées.

Autres alternatives au métal léger

Les métaux légers peuvent être remplacés par d'autres solutions, présentées ci-dessous :

Composites

Les composites sont fabriqués en combinant différents matériaux ayant des propriétés chimiques et physiques différentes. Ces matériaux sont très résistants et légers. Certains composites sont même plus légers que les métaux et ont une résistance supérieure, ce qui les rend utilisables et personnalisables.

Fibre de carbone

Fibre de carbone est un polymère constitué de filaments de carbone sous forme cristalline. Il présente une très grande solidité et un poids réduit. Il est plus solide que l'acier et offre une excellente résistance à la corrosion.

Conclusion

Il est très important de comprendre tous les détails des métaux légers lorsque l'on opte pour ces derniers dans le cadre d'un projet.

Si vous souhaitez également faire traiter des métaux légers pour vos applications, nous, à DEK peut vous aider. Nous disposons d'un large éventail de sélections de métaux et de capacités de traitement polyvalentes.

FAQ

1. Pourquoi choisir des métaux légers pour vos projets ?

Les métaux légers permettent d'économiser du carburant, d'améliorer les performances et même de réduire la capacité de charge des applications.

2. Le titane peut-il rouiller ?

Non, le titane ne rouille pas et ne se corrode pas lorsqu'il est exposé à des conditions difficiles.

3. De quelle manière les matériaux légers affectent-ils la conception des pièces ?

Les matériaux légers permettent des conceptions innovantes et des formes complexes, améliorant ainsi la flexibilité de la conception.

4. Le titane est-il plus léger que l'aluminium ?

Non, l'aluminium est plus léger que le titane, mais le titane est plus puissant.