1. Première étape : la fusion
L'aluminium est fabriqué par électrolyse à l'échelle industrielle et les fonderies d'aluminium nécessitent beaucoup d'énergie pour fonctionner efficacement. En raison de leur consommation énergétique, elles sont souvent situées à proximité de grandes centrales électriques. Toute augmentation du coût de l'électricité, ou de la quantité d'énergie nécessaire pour raffiner l'aluminium à une qualité supérieure, augmente le coût des bobines d'aluminium. De plus, l'aluminium dissous est séparé et acheminé vers une zone de collecte. Cette technique nécessite également des besoins énergétiques considérables, ce qui impacte également les prix de l'aluminium.
2. Deuxième étape : laminage à chaud
Le laminage à chaud est l'une des méthodes les plus courantes pour amincir une plaque d'aluminium. Lors du laminage à chaud, le métal est chauffé au-delà du point de recristallisation afin de le déformer et de le façonner davantage. Ce métal passe ensuite entre une ou plusieurs paires de rouleaux. Cette opération vise à réduire l'épaisseur, à l'uniformiser et à obtenir la qualité mécanique souhaitée. Une bobine d'aluminium est obtenue en traitant la tôle à 1700 °C.
Cette méthode permet de produire des formes présentant les paramètres géométriques et les caractéristiques matérielles appropriés, tout en maintenant un volume de métal constant. Ces opérations sont cruciales pour la production d'articles semi-finis et finis, tels que des plaques et des tôles. Cependant, les produits laminés finis diffèrent des bobines laminées à froid, comme expliqué ci-dessous, par leur épaisseur moins uniforme en raison de la présence de minuscules débris à la surface.
3. Troisième étape : laminage à froid
Le laminage à froid de bandes métalliques est un domaine unique de la métallurgie. Ce procédé consiste à laminer l'aluminium à une température inférieure à sa température de recristallisation. La compression du métal augmente sa limite d'élasticité et sa dureté. Le laminage à froid s'effectue à la température d'écrouissage (température inférieure à la température de recristallisation du matériau), tandis que le laminage à chaud s'effectue au-dessus de cette température. C'est la différence entre le laminage à chaud et le laminage à froid.
De nombreuses industries utilisent le procédé de traitement des métaux appelé laminage à froid pour produire des bandes et des tôles à l'épaisseur finale souhaitée. Les rouleaux sont fréquemment chauffés pour faciliter le façonnage de l'aluminium, et un lubrifiant est utilisé pour empêcher la bande d'aluminium de coller aux rouleaux. Pour un réglage précis du fonctionnement, le mouvement et la chaleur des rouleaux peuvent être modifiés. Une bande d'aluminium, ayant déjà subi un laminage à chaud et d'autres procédés, notamment le nettoyage et le traitement, est refroidie à température ambiante avant d'être placée dans une ligne de laminage à froid dans l'industrie de l'aluminium. L'aluminium est nettoyé par rinçage au détergent, ce qui rend la bobine suffisamment dure pour résister au laminage à froid.
Une fois ces étapes préparatoires terminées, les bandes passent plusieurs fois entre les rouleaux, perdant progressivement de leur épaisseur. Les plans du treillis métallique sont perturbés et décalés tout au long du processus, ce qui permet d'obtenir un produit final plus dur et plus résistant. Le laminage à froid est l'une des méthodes les plus courantes pour durcir l'aluminium, car il réduit son épaisseur lors de son écrasement et de son passage entre les rouleaux. Une technique de laminage à froid permet de réduire l'épaisseur d'une bobine d'aluminium jusqu'à 0,15 mm.
4. Quatrième étape : Recuit
Le recuit est un traitement thermique utilisé principalement pour rendre un matériau plus malléable et moins rigide. La diminution des dislocations dans la structure cristalline du matériau recuit entraîne cette modification de la dureté et de la flexibilité. Pour éviter une rupture fragile ou rendre un matériau plus malléable pour les opérations suivantes, le recuit est souvent effectué après un durcissement ou un écrouissage.
En rétablissant efficacement la structure cristalline du grain, le recuit restaure les plans de glissement et permet de poursuivre la mise en forme de la pièce sans effort excessif. Un alliage d'aluminium écroui doit être chauffé à une température spécifique comprise entre 300 °C et 450 °C pendant une durée prédéterminée, allant d'environ trente minutes à trois heures. La taille de la pièce à recuit et l'alliage qui la compose déterminent respectivement la température et la durée requises.
Le recuit stabilise également les dimensions d'une pièce, élimine les problèmes liés aux déformations internes et réduit les contraintes internes pouvant survenir, notamment, lors d'opérations telles que le forgeage à froid ou le moulage. De plus, les alliages d'aluminium non traitables thermiquement peuvent également être recuits avec succès. C'est pourquoi il est fréquemment appliqué aux pièces en aluminium moulées, extrudées ou forgées.
Le recuit améliore la formabilité d'un matériau. Presser ou plier des matériaux durs et cassants peut s'avérer difficile sans provoquer de fracture. Le recuit permet d'éliminer ce risque. De plus, il peut améliorer l'usinabilité. L'extrême fragilité d'un matériau peut entraîner une usure excessive des outils. Le recuit permet de diminuer la dureté du matériau, ce qui peut atténuer l'usure des outils. Les tensions résiduelles sont éliminées par le recuit. Il est généralement préférable de réduire les tensions résiduelles autant que possible, car elles peuvent entraîner des fissures et d'autres problèmes mécaniques.
5. Cinquième étape : refendage et découpe
Les bobines d'aluminium peuvent être fabriquées en un seul très long rouleau continu. Cependant, pour les conditionner en rouleaux plus petits, il faut les trancher. Pour ce faire, les rouleaux d'aluminium passent dans des machines de refendage où des lames extrêmement tranchantes effectuent des coupes précises. Cette opération requiert une force importante. Les refendeuses fendent le rouleau en morceaux plus petits lorsque la force appliquée dépasse la résistance à la traction de l'aluminium.
Pour démarrer le processus de refendage, l'aluminium est placé dans un dérouleur. Il passe ensuite entre des couteaux rotatifs. Ces derniers sont positionnés de manière à obtenir le bord de refend optimal, en fonction de la largeur et du jeu souhaités. Pour diriger le matériau refendu vers l'enrouleur, il passe ensuite par des séparateurs. L'aluminium est ensuite conditionné en bobines pour être expédié.
Jindalai Steel Group est un leader dans le secteur de l'aluminium et un fournisseur de bobines, tôles, plaques, bandes, tubes et feuilles d'aluminium. Nous avons des clients aux Philippines, au Bangladesh, au Mexique, en Turquie, au Pakistan, à Oman, en Israël, en Égypte, dans les pays arabes, au Vietnam, au Myanmar, en Inde, etc. N'hésitez pas à nous contacter pour un conseil professionnel.
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Date de publication : 19 décembre 2022