Quelle est la densité de l'aluminium 6061 et pourquoi est-ce important ?

L'aluminium 6061 possède plusieurs propriétés uniques qui le rendent adapté à de nombreuses applications à usage général, mais l'une des plus importantes est sa faible densité. Non seulement la faible densité de l'aluminium 6061 lui confère la formabilité pour concevoir facilement des structures complexes, mais elle en fait également un matériau idéal pour les opérations d'hydroformage et de QPF (Quick Plastic Forming).

Ci-dessous, nous approfondissons l'importance de la faible densité de l'aluminium 6061 et pourquoi cette propriété matérielle rend l'aluminium 6061 idéal pour une utilisation dans une grande variété d'applications et d'industries.

La densité de l'aluminium 6061

La densité de l'aluminium 6061 est de 2,7 g/cm3, proche de celle de l'aluminium pur. À titre de comparaison, la densité de certains autres matériaux standard est répertoriée ci-dessous :

• Magnésium :1,8 g/cm3 (Elektron 21)
• Titane :4,43 g/cm3 (Ti-6Al-4V)
• Acier inoxydable :8,0 g/cm3 (AISI 304L)
• Plomb :11,33 g/cm3
• Cuivre :8,94 g/cm3

Comme la densité indique la masse par unité de volume, il est facile de comprendre que l'aluminium 6061 est comparativement plus doux que le titane et l'acier inoxydable. Cependant, il peut être renforcé à l'aide de divers procédés de traitement thermique.

Le facteur qui affecte de manière significative la densité de l'aluminium 6061 est sa faible densité de numéro atomique (représentant le nombre d'atomes présents par centimètre cube de volume de matériau). Le rapport masse / volume du matériau détermine également sa densité, et l'aluminium a un rapport masse / volume comparativement inférieur. Il existe quelques autres métaux qui ont un rapport masse / volume inférieur à celui de l'aluminium; cependant, ces métaux ne peuvent pas être utilisés dans les applications automobiles pour d'autres raisons (par exemple, une réactivité chimique élevée).

Les matériaux à faible densité ont toujours fait l'objet de programmes de recherche transformateurs visant à réduire considérablement le poids du système et à améliorer les performances et la fonction. L'industrie aérospatiale estime que s'il a une structure et s'élève au-dessus du sol, la densité du matériau est importante. En ce qui concerne l'aviation, la densité des matériaux a un impact sur la capacité de charge utile, la portée, le coût, l'agilité, la capacité de survie et l'impact environnemental. À cet égard, l'aluminium 6061 est très souhaitable.

Cependant, lorsque nous prenons en compte la corrosion et la résistance en plus du poids (densité) pour une conception, il est facile de confondre les options disponibles. Par exemple, le titane de grade 5 est deux tiers plus lourd que l'aluminium 6061, mais seul un petit volume est nécessaire pour atteindre la même résistance que celle que vous obtiendriez avec l'aluminium 6061. D'autre part, l'aluminium 6061 a un point de fusion bas par rapport au titane pour offrir une excellente flexibilité de conception et est beaucoup moins cher qu'un bloc de titane. Ainsi, lorsque le coût est un facteur majeur et que les températures élevées ne sont pas un problème, les alliages 6061 seraient un choix idéal par rapport au titane grade 5.

Avantages de la faible densité de l'aluminium 6061

Le plus grand avantage de l'aluminium 6061 est qu'il est nettement plus léger que l'acier, offrant une réduction de masse de 30 à 50 % par rapport à l'acier. Ceci est particulièrement important dans l'industrie automobile :si 10 % de la masse d'un véhicule est supprimée, sa consommation de carburant peut être améliorée d'environ 8 %.

L'aluminium n'est pas seulement préféré dans l'industrie automobile car c'est une alternative plus légère aux voitures en acier lourdes, mais il est également plus facile à fondre et à façonner. Cet attribut essentiel est bénéfique lors de la coulée de pièces pour le moteur, qui représente une grande partie du poids de la voiture.

L'aluminium 6061 peut être fondu à très basse température grâce à sa faible densité de matière. L'aluminium fondu peut être utilisé pour transformer facilement les carrosseries d'automobiles et d'avions en formes souhaitées que vous ne pourriez pas créer autrement.

Outre sa faible densité, la formabilité de l'aluminium 6061 en fait un matériau idéal pour les opérations d'hydroformage et de QPF. Ces méthodes sont utiles pour façonner l'aluminium dans n'importe quelle forme particulière nécessaire sans soudure.

Dans le processus d'hydroformage, des ébauches en aluminium jusqu'à 32 pouces sont pressées contre un diaphragme flexible actionné via une pression hydraulique jusqu'à 10 000 psi. La pression qui en résulte aide l'aluminium à se former dans les formes précises de la matrice en moins de deux minutes. Le processus permet d'économiser l'énergie nécessaire pour les soudures supplémentaires et les retouches.

La méthode QPF tire parti de la caractéristique de faible densité de l'aluminium pour faire fondre rapidement le métal à une température élevée et former des pièces. Ceci est difficile à réaliser avec n'importe quel autre métal. L'aluminium est pressé contre la cavité de la matrice en acier à une pression d'air de 350 à 450 psi pour créer la forme souhaitée.

Outre ses utilisations dans les industries automobile et aérospatiale, l'aluminium 6061 a une large gamme d'applications, y compris dans les battes de baseball. Les battes en aluminium sont plus légères que le bois et aident les joueurs à produire plus de vitesse de batte lorsqu'ils se balancent. L'aluminium 6061 est également populaire en astronomie, car il est souvent utilisé comme revêtement pour les miroirs de télescope en raison de sa durabilité et de ses coûts de maintenance moins élevés.

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