Aluminium 7075 et aluminium 2024 : Quelles sont les différences de résistance ?

Je vois souvent des ingénieurs déchirés entre le 7075 et le 2024. Ils veulent des pièces qui restent solides sous contrainte.

Le 7075 offre une meilleure résistance à la traction, tandis que le 2024 offre une bonne résistance à la fatigue avec une charge maximale légèrement inférieure.

Comparons ces deux alliages à haute résistance et voyons où ils se distinguent.

Quelles sont les différences de résistance entre 7075 et 2024 ?

Lorsque j'ai commencé à fabriquer des composants aéronautiques, j'ai utilisé les deux alliages pour les raccords et les supports. Ils se sont comportés différemment lors des essais de contrainte et des cycles de fatigue.

La résistance à la traction de 7075-T6 est plus élevée (~572 MPa) que celle de 2024-T3 (~469 MPa). Mais le 2024 a une meilleure résistance à la fatigue sous charge cyclique.

Approfondir : Comparaison de la résistance à la traction et à la fatigue

Résistance à la traction (charge statique) :

• 7075-T6: ~572?MPa
• 2024-T3: ~469?MPa

Le 7075 est nettement plus résistant dans les tests de charge statique. Il est souvent utilisé lorsque la capacité de charge maximale est importante.

Limite d'élasticité (déformation permanente) :

• 7075-T6: ~503?MPa
• 2024-T3: ~324?MPa

Cela signifie que le 7075 résiste mieux à la flexion ou à la déformation.

Résistance à la fatigue (charge répétée) :

Le 2024 résiste mieux à la fatigue cyclique, ce qui le rend préférable pour les pièces soumises à des vibrations ou à des cycles de charge.

J'ai un jour fabriqué deux supports : un en 7075 et un en 2024. Lors des tests de vibration, le support en 2024 a duré plus longtemps sans fissures, bien qu'il ait supporté des charges plus légères.

C'est l'heure du quiz :

Quel est le meilleur alliage pour les pièces aérospatiales ?

Lors de la conception de composants aérospatiaux, j'ai cherché à équilibrer la résistance, la fatigue et la fabricabilité.

Le 2024 est le matériau de prédilection pour les tôles de fuselage et les revêtements d'ailes en raison de sa résistance à la fatigue. Le 7075 est idéal pour les pièces soumises à de fortes contraintes telles que les engrenages et les longerons.

Approfondir : Cas d'utilisation dans l'aérospatiale

2024-T3 :

• Excellente résistance à la fatigue
• Conserve sa ténacité à basse température
• Utilisé pour les peaux structurelles, les nervures, les raccords
• Susceptible d'être corrodée si elle n'est pas recouverte d'un revêtement ou d'un bardage

7075-T6 :

• Résistance statique exceptionnelle
• Utilisé pour les raccords de béquille, les points de charge élevés
• La durée de vie à la fatigue est plus faible, mais tolérable pour des cycles courts.
• Nécessite une bonne protection contre la corrosion

Exemples d'applications :

• Peaux d'ailes (2024)cycles longs, charges légères, fatigue critique
• Ferrures de train d'atterrissage (7075)charges statiques élevées, moins de cycles

J'ai un jour construit deux supports : une pièce de 2024 sur le revêtement de l'aile et un lien de 7075 sur un chemin de charge. Les deux ont répondu efficacement à leurs besoins structurels.

C'est l'heure du quiz :

Quelle est la résistance à la corrosion ?

J'ai testé les deux alliages dans des chambres à brouillard salin et à humidité. Ils se sont comportés différemment sous l'effet de l'exposition.

Le 2024 est plus sujet à la corrosion, tandis que le 7075 y résiste un peu mieux, mais tous deux nécessitent des revêtements protecteurs pour une utilisation en extérieur ou en mer.

Approfondir : Comportement et protections contre la corrosion

Résistance intrinsèque :

• 2024: forte teneur en cuivre (~4,4%) → mauvaise résistance à la corrosion
• 7075: teneur élevée en zinc (~5,6%) → résistance modérée à la corrosion, mais vulnérabilité à la corrosion fissurante sous contrainte

Traitements de protection :

Durabilité environnementale :

• 2024Le bois d'œuvre : nécessite un revêtement ou des enduits épais. Ne convient pas à l'air humide ou salin.
• 7075La qualité de l'acier est meilleure, mais il faut encore l'anodiser ou l'étanchéifier pour éviter la corrosion due à la tension sur les bords.

Un cas concret :

J'ai fabriqué deux raccords, un dans chaque alliage. J'ai laissé le 2024 nu et le 7075 anodisé. Dans les mois humides, le 2024 s'est corrodé sur les bords en quelques semaines. Le 7075 anodisé n'a pas montré de rouille pendant des années.

C'est l'heure du quiz :

Lequel est le plus facile à usiner : 7075 ou 2024 ?

Dans mon atelier CNC, l'usinabilité est importante. J'ai testé les deux alliages dans les mêmes conditions.

Le 2024 est plus facile à usiner que le 7075 - moins d'échauffement et une meilleure durée de vie de l'outil. Mais le 7075 se coupe bien et conserve des tolérances serrées.

Approfondir : Performances d'usinage et conseils

Formation de copeaux et usure de l'outil :

• 2024-T3: plus doux, forme de longs copeaux, facile à couper, bonne finition
• 7075-T6: plus dur, les copeaux ont tendance à être courts et abrasifs, usure plus rapide de l'outil, nécessite un réglage rigoureux.

Tolérances et finition :

• Les deux peuvent tenir ±0,01?mm avec de bons outils et du liquide de refroidissement.
• Le 2024 donne souvent des finitions plus lisses en raison de sa moindre dureté.

Taraudage et filetage :

• 2024 robinetterie
• 7075 nécessite des vitesses de taraudage plus lentes et des tarauds en forme de cisaillement

Conseils pour le fraisage et le perçage :

• 2024: charge de copeaux de 0,3?mm, vitesse de 250-300?m/min
• 7075: Chargement des copeaux de 0,2?mm, vitesse de 200?m/min, arrosage essentiel

Les résultats de mes tests en magasin :

J'ai réalisé des rainures côte à côte en 2024 et 7075. Les outils en 2024 ont duré ~200?minutes avant de s'émousser ×2 plus longtemps qu'en 7075.

C'est l'heure du quiz :

Conclusion

Le 7075 est plus résistant à la charge statique et convient mieux aux composants soumis à de fortes contraintes. Le 2024 offre une meilleure résistance à la fatigue pour les charges répétitives. Tous deux nécessitent une protection contre la corrosion, et le 2024 est plus facile à usiner. Choisissez en fonction du type de charge, de l'environnement et des besoins d'usinage.