Nouvel alliage d'aluminium pour les jantes de voiture

De nombreux conducteurs optent pour des jantes en alliage léger pour leur voiture, principalement en raison de leur design original et de leur aspect robuste et sportif, qui attire les regards et souligne le caractère de la voiture. Les jantes en alliage léger ne sont-elles qu'un accessoire attrayant ? Rio Tinto, un producteur d'aluminium de premier plan au niveau mondial, a récemment mis au point un nouvel alliage révolutionnaire aux propriétés intéressantes pour l'industrie automobile.

On imaginait déjà la réponse à la question ci-dessus : les jantes en aluminium très appréciées sont avant tout esthétiques, mais elles ont aussi une influence considérable sur le fonctionnement des véhicules. Ils ont en effet un impact important sur la rigidité des roues, le fonctionnement normal de la suspension et même le système de freinage (refroidissement). Des jantes bien adaptées peuvent assurer la sécurité et le confort de conduite.

L'aluminium comme matériau de construction

Par rapport aux alliages de fer, les alliages d'aluminium sont environ trois fois plus légers, mais généralement moins solides. C'est en tout cas ce que pensent la plupart des gens. Par un traitement thermique spécial sur les types d'aluminium durcissables, on peut accroître suffisamment la solidité pour permettre une application en construction. Citons les profilés en aluminium utilisés pour les fenêtres et les portes, les échafaudages et, surtout, les applications en construction aéronautique. Depuis les débuts de l'aéronautique il y a une centaine d'années, les nombreux avantages de l'aluminium sont appliqués avec succès : vu son faible poids spécifique, sa solidité relativement élevée et sa bonne résistance à la corrosion, ce métal était idéal pour une utilisation dans l’aérospatiale. 

La part de l'aluminium dans les voitures est toutefois restée limitée aux blocs moteurs moulés, et dans certains cas aussi aux panneaux de carrosserie et aux jantes. Elle a augmenté ces derniers temps, car les constructeurs automobiles veulent réduire sensiblement le poids total des voitures. L'émergence de la voiture électrique, avec sa batterie relativement lourde, donne aussi lieu à une renaissance de l'aluminium dans le secteur automobile. Les alliages légers, qui sont par exemple utilisés dans les jantes en aluminium, sont également d'excellents conducteurs, gage d’une évacuation efficace de la chaleur des freins. Cela contribue grandement au maintien d’une force de freinage optimale en conditions difficiles. En outre, la conception spécifique des jantes en alliage léger peut améliorer la fonctionnalité et la durabilité des disques et des étriers de frein.

Alliages d'aluminium

Il existe deux groupes d'alliages : les alliages de corroyage et les alliages de fonderie. Le premier groupe est principalement utilisé pour la production de tôles et de profilés, le second pour toutes sortes de pièces moulées, dont les jantes de voiture.

Les alliages d'aluminium et leurs nuances sont complexes en raison des nombreuses compositions et des différentes désignations utilisées dans les différents pays et entre les continents. En Europe, on utilise pour les alliages de corroyage la désignation traditionnelle à quatre chiffres (1XXX, 2XXX à 8XXX) selon la norme de l'Aluminium Association. On parle généralement de série 1 à série 8 (cf. figure). Les normes DIN et les British Standards utilisent d'autres désignations. Outre cette désignation de composition, il existe des codes d'état F (brut de transformation), H (déformation à froid), O (recuit) et T (traitement thermique). Ce code indique donc le traitement et les propriétés de solidité associées.

Les alliages de fonderie ont une désignation différente lorsque leur composition est équivalente à celle des alliages de corroyage.

Types durcissables

Pour durcir l'aluminium, certains éléments d'alliage sont nécessaires. Ils ont généralement une solubilité limitée dans le réseau d'aluminium. Cela signifie qu’ils se dissolvent bien à haute température (mais sous le point de fusion) et qu'ils sont libérés lorsque le métal est refroidi rapidement. Cette libération, ou précipitation, constitue la base des types d'aluminium durcissables. Il n’y a donc pas de changement structurel comme dans l'acier (la transformation martensite), mais un renforcement par libération de particules dures dans le moule d'aluminium. Les alliages des séries 2, 6 et 7 sont les types durcissables les plus courants. Il existe également des alliages qui ne sont pas traités thermiquement et qui présentent cependant une solidité élevée, par exemple par déformation à froid. Ce sont les types d'aluminium des séries 1, 3 et 5.

Pour les jantes en aluminium moulé, on utilise généralement les alliages de fonderie AlSi et AlSiMg, la série 6 pour les roues forgées. Le moulage se fait alors généralement dans des moules à injection à basse pression. L'avantage est que ces moules permettent des formes complexes (rayons).

Nouvelle alliage

Rio Tinto a récemment mis au point un nouvel alliage d'aluminium de fonderie spécifiquement pour le secteur automobile. Vu ses propriétés particulières, cet alliage a été baptisé ‘Revolution-Al’. La composition exacte et le traitement de Revolution-Al sont toujours secrets. L'alliage de fonderie appartiendrait au groupe AlSiMg, avec des propriétés jusqu'à 15% supérieures à celles de l'alliage classique AlSi7Mg A356.2. Certains éléments d'alliage empêcheraient la formation de phases fragiles, augmentant ainsi le rapport entre la solidité et la ductilité. En ajustant la composition de l'alliage, par exemple en augmentant les concentrations de Mg et de Mn par rapport à l'alliage classique A357.1, on favoriserait la phase riche en fer par rapport à l'alliage A357.1 existant, ce qui améliorerait grandement le rapport entre la résistance et la ductilité.

Vu la résistance à la traction plus élevée, on peut obtenir un gain de poids de 7% pour une même solidité par rapport à d'autres alliages similaires. De plus, l'alliage présente des propriétés de ténacité et de fatigue élevées. Cette dernière propriété est particulièrement importante, car l'aluminium a généralement une limite de fatigue plus faible que l'acier. Grâce à tous ces avantages, le nouvel alliage va rapidement connaître une percée dans les jantes et éventuellement dans d'autres applications.

Dans son laboratoire d'essai à Zwijnaarde, Sirris est en mesure d'effectuer divers essais et analyses sur différents métaux, dont les alliages d'aluminium. Nous pouvons également y prodiguer des conseils sur le choix des matériaux et les traitements thermiques correspondants.

Sources

(Source photo : https://www.mining.com)