En tôlerie, l'aluminium se choisit par sa série d'alliage, qui fixe sa composition, et par son état métallurgique, qui fixe sa dureté. Les séries 1000, 3000 et 5000 se plient et s'emboutissent bien, surtout à l'état recuit ; la série 6000, durcie par traitement thermique, demande des rayons plus larges et davantage de précautions.
Les séries d'alliages en tôlerie
Les alliages d'aluminium corroyés sont désignés par un numéro à quatre chiffres, dont le premier indique l'élément d'addition principal. La norme EN 573 en fixe la composition, et la norme EN 485 les caractéristiques des tôles et bandes.
| Série | Élément principal | Exemple courant | Comportement en mise en forme | Usages |
|---|---|---|---|---|
| 1000 | Aluminium quasi pur | 1050 | Très ductile, faible résistance | Réflecteurs, pièces repoussées, isolation, enseignes |
| 3000 | Manganèse | 3003 | Bonne formabilité, résistance modérée | Ustensiles, bardage, emballage, échangeurs |
| 5000 | Magnésium | 5754 | Bonne résistance, bonne tenue en milieu marin, formable à l'état adapté | Carrosseries, bennes, nautisme, réservoirs |
| 6000 | Magnésium et silicium | 6061, 6082 | Durci par traitement thermique, pliage délicat à l'état trempé revenu | Pièces structurelles, platines, profilés |
La série 2000, au cuivre, et la série 7000, au zinc, offrent les plus hautes résistances mais se forment mal à froid ; elles relèvent surtout de l'aéronautique et des pièces usinées.
Lire l'état métallurgique
Le numéro d'alliage s'accompagne d'une lettre et de chiffres qui décrivent l'état. L'état O est l'état recuit, le plus doux et le plus formable. Les états H concernent les alliages durcis par écrouissage, donc les séries 1000, 3000 et 5000 : H111 désigne un état recuit très légèrement écroui, H14 un état écroui demi-dur, H24 un état écroui puis partiellement restauré par recuit, plus ductile que H14 à dureté voisine, H32 un état écroui puis stabilisé. Les états T concernent les alliages à durcissement structural, comme la série 6000 : T4 pour un état mis en solution et mûri, encore assez formable, T6 pour un état mis en solution puis revenu, le plus résistant et le moins pliable.
Le même alliage peut donc se plier sans difficulté ou se fissurer selon l'état commandé. Le plan doit préciser l'alliage et l'état, jamais le seul mot « aluminium ».
Plier l'aluminium sans le fissurer
L'aluminium plie avec un effort plus faible que l'acier à épaisseur égale, mais il tolère moins bien les rayons intérieurs serrés, surtout dans les états durs. Une fissure apparaît alors sur la face extérieure du pli, parfois visible seulement à la loupe. Les règles d'atelier conduisent à augmenter le rayon intérieur quand l'état est plus dur, à plier de préférence perpendiculairement au sens de laminage et, pour un 6061 ou un 6082 en T6, à prévoir un rayon large ou un pliage à l'état T4 suivi d'un revenu. Le mécanisme du pli est rappelé dans la fiche de lexique sur le pliage de la tôle.
Le retour élastique de l'aluminium est notable, son module d'élasticité étant environ trois fois plus faible que celui de l'acier, ce qui demande un sur-pliage ajusté pièce après pièce.
Emboutir l'aluminium
Les alliages des séries 1000 et 3000 à l'état O s'emboutissent bien, jusqu'à des formes profondes, et se repoussent facilement. Les 5000 s'emboutissent aussi, avec une attention particulière aux lignes d'écoulement qui peuvent marquer la surface de certains alliages au magnésium. L'aluminium s'allonge moins que les aciers d'emboutissage : les rayons d'outil sont plus généreux, la lubrification soignée, et la profondeur par passe plus prudente. Le repoussage au tour est d'ailleurs très employé pour ce métal.
Précautions propres à l'aluminium
- Protéger la surface : l'aluminium se raye facilement, et les pièces visibles demandent films de protection et outils propres.
- Éviter la pollution par des particules d'acier, qui créent des points de corrosion.
- Découper au laser fibre sous azote, la longueur d'onde de ces sources étant bien absorbée par ce métal réfléchissant.
- Prévoir le soudage dès la conception : il se fait en TIG ou en MIG avec un métal d'apport adapté, et il affaiblit localement les alliages durcis.
- Isoler les contacts avec l'acier ou le cuivre en milieu humide, pour éviter la corrosion galvanique.
Les finitions comme l'anodisation ou le thermolaquage sont abordées avec les traitements de surface. Pour comparer avec l'acier, voir les nuances d'acier pour emboutissage.
Trois questions sur l'aluminium en tôlerie
- Quel alliage retenir pour une pièce pliée courante ?
- Le 5754 en état H111 est un choix fréquent en tôlerie pliée : il offre une résistance correcte, une bonne tenue à la corrosion et se plie avec des rayons modérés. Pour une pièce peu sollicitée mais très formée, un 1050 ou un 3003 à l'état doux convient mieux.
- Pourquoi une pièce en 6082 se fissure-t-elle au pli ?
- À l'état T6, cet alliage a une ductilité limitée. Un rayon intérieur trop petit ou un pli parallèle au sens de laminage suffisent à le fissurer. Les solutions consistent à agrandir le rayon, à orienter la pièce dans la tôle ou à commander un état plus formable.
- Peut-on remplacer de l'acier par de l'aluminium à épaisseur égale ?
- Rarement. À épaisseur égale, l'aluminium est environ trois fois plus léger mais aussi bien moins rigide, du fait de son module d'élasticité plus faible. Une substitution demande en général d'augmenter l'épaisseur ou d'ajouter des raidisseurs, et de revoir le mode d'assemblage.