EP4038214A1 - Toles de precision en alliage d'aluminium - Google Patents

Toles de precision en alliage d'aluminium

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Publication number
EP4038214A1
EP4038214A1 EP20793025.6A EP20793025A EP4038214A1 EP 4038214 A1 EP4038214 A1 EP 4038214A1 EP 20793025 A EP20793025 A EP 20793025A EP 4038214 A1 EP4038214 A1 EP 4038214A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet
thickness
weight
deflection
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20793025.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sylvie Arsene
Petar Ratchev
Nicolas CALABRETTO
Christophe Jaquerod
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Constellium Valais AG
Constellium Issoire SAS
Original Assignee
Constellium Valais AG
Constellium Issoire SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Constellium Valais AG, Constellium Issoire SAS filed Critical Constellium Valais AG
Publication of EP4038214A1 publication Critical patent/EP4038214A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
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    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
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    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/05—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions

Definitions

  • the invention relates to aluminum alloy sheets of the 6xxx series, particularly for use as precision plates.
  • Excellent dimensional stability is very important for precision sheet metal applications, typically between 8 and 150mm thick.
  • This type of product is typically used for the production of machine elements, in particular as reference plates for assembly or inspection tools. For these applications, it is particularly important to reduce as much as possible any deformation of the sheet during its machining, which makes it possible to avoid additional pre-machining or final touch-up operations.
  • the patent application EP2263811 relates to rolled products whose surface is machined having a flatness of 0.2 mm or less.
  • the alloy contains 0.3 to 1.5% by mass of Mg, 0.2 to 1.6% by mass of Si, and in addition one or more elements chosen from the group consisting of 0.8 wt% or less of Fe, 1.0 wt% or less of Cu, 0.6 wt% or less of Mn, 0.5 wt% or less of Cr,
  • Patent application WO2014 / 060660 relates to a vacuum chamber element obtained by machining and surface treatment of a sheet of thickness at least equal to 10 mm made of aluminum alloy of composition, in% by weight, Si: 0 , 4 - 0.7; Mg: 0.4-0.7; Ti 0.01 - ⁇ 0.15, Fe ⁇ 0.25; Cu ⁇ 0.04; Mn ⁇ 0.4; Cr 0.01 - ⁇ 0.1; Zn ⁇ 0.04; other elements ⁇ 0.05 each and ⁇ 0.15 in total, remainder aluminum.
  • Patent application WO2018 / 162823 relates to a vacuum chamber element obtained by machining and surface treatment of a sheet of thickness at least equal to 10 mm made of aluminum alloy of composition, in% by weight, Si: 0 , 4 -0.7; Mg: 0.4 -1.0; the ratio in% by weight Mg / Si being less than 1.8; Ti: 0.01-0.15, Fe 0.08-0.25; Cu ⁇ 0.35; Mn ⁇ 0.4; Cr: ⁇ 0.25; Zn ⁇ 0.04; other elements ⁇ 0.05 each and ⁇ 0.15 in total, remainder aluminum, characterized in that the grain size of said sheet is such that the average linear intercept length measured in the L / TC plane according to the AS standard TM E112, is at least equal to 350 / ⁇ m between surface and 1/2 thickness.
  • Patent application US2010018617 discloses an aluminum alloy for the anodic oxidation treatment which comprises as alloying elements 0.1 to 2.0% of Mg, 0.1 to 2.0% of Si and 0.1. 2.0% Mn, each Fe, Cr and Cu content being limited to 0.03 mass. % or less, and in which the remainder is Al and unavoidable impurities.
  • This application teaches in particular a homogenization treatment at a temperature greater than 550 ° C and less than or equal to 600 ° C.
  • Patent application CN108239712 relates to a 6082 aluminum alloy plate for aviation and a method of manufacturing the same.
  • the chemical components of 6082 aluminum alloy plate include, in weight percent, 1.0% to 1.3% Si, 0.1% to 0.3% Fe, 0.05% to 0, 10% Cu, 0.5% to 0.8% Mn, 0.6% to 0.9%.
  • Patent application CN108239713 relates to an aluminum alloy plate for an electronic product and a method of manufacturing the aluminum alloy plate.
  • the chemical components of the aluminum alloy plate for the appearance of the electronic product include, in weight percentage, 0.3% to 0.4% Si, not more than 0.10% Fe, not more than 0.05% Cu, not more than 0.05% Mn, 0.45% to 0.55% Mg, not more than 0.05% Zn, not more than 0.05% Cr, not more than 0.05% Ti and the rest Al and inevitable elements. Alloys of the 6XXX family are also known for forging.
  • Patent application WO2017 / 207603 discloses a hot rolled semi-finished aluminum alloy forge blank of the 6xxx series having a thickness in the range of 2mm to 30mm, and having a composition comprising, by weight. %, Si 0.65-1.4%, Mg 0.60-0.95%, Mn 0.40-0.80%, Cu 0.04-0.28%, Fe up to 0.5% , Cr up to 0.18%, Zr up to 0.20%, Ti up to 0.15%, Zn up to 0.25%, impurities each ⁇ 0.05%, total ⁇ 0.2 %, aluminum equilibrium, and in which it has a substantially non-recrystallized microstructure.
  • the application also relates to a method of manufacturing such a hot-rolled aluminum alloy forging material of the 6xxx series.
  • the forge blank manufacturing process does not include stress relief and dimensional stability during machining is not a criterion for this type of product intended to be strongly deformed when hot by forging.
  • Patent application US2005 / 095167 discloses a component or a semi-finished part made from an aluminum alloy hot formed, typically by forging, of the following composition by weight.
  • the forge blank manufacturing process does not include stress relief and dimensional stability during machining is not a criterion for this type of product intended to be strongly deformed when hot by fbrgeage.
  • a first object of the invention is a method of manufacturing an aluminum alloy sheet with a final thickness of between 8 and 50 mm in which a) a rolling plate made of an aluminum alloy of composition, in % by weight, Si:
  • said rolling plate is homogenized, c) said rolling plate is rolled at a temperature of at least 340 ° C to obtain a sheet of thickness at least equal to 12 mm, d) optionally a heat treatment and / or cold rolling of the sheet thus obtained is carried out, e) a solution treatment of the optionally heat-treated sheet is carried out and / or cold rolled and quenched, f) the said sheet thus dissolved and quenched is relaxed by controlled traction with a permanent elongation of 1 to 5%, g) the sheet thus pulled is tempered, h) optionally, said sheet thus returned is machined to obtain
  • a second subject of the invention is a sheet with a thickness of between 8 and 50 mm made of an aluminum alloy of composition, in 96 by weight, Si: 0.7 - 1.3; Mg: 0.6 - 1.2; Mn: 0.65 - 1.0; Fe: 0.05 - 0.35; at least one element chosen from Cr: 0.1-0.3 and Zr: 0.06-0.15; Ti ⁇
  • Another object of the invention is the use of a sheet according to the invention as a precision sheet, in particular for the production of machine elements, for example assembly or inspection tools.
  • Figure 1 shows the granular structure in section @ L / TC after hot rolling to a thickness of 25 mm of the product in alloy A ( Figure la) and the product in alloy B ( Figure 1b)
  • Figure 2 shows the Taylor factor in the longitudinal direction measured at 1/12 th of the thickness and at 1 ⁇ 2 thickness for sheets of alloy A and B with a final thickness of 20 mm and 25 mm.
  • Figure 3 shows the steps performed for the measurement of deflection deviations.
  • Figure 3A initial measurement of bar deflection;
  • Figure 3B machining to remove 1 ⁇ 4 of the thickness,
  • Figure 3C second measurement.
  • alloys are made in accordance with the regulations of The Aluminum Association (AA), known to those skilled in the art.
  • AA The Aluminum Association
  • the definitions of metallurgical states are given in European standard EN 515. Unless otherwise stated, the definitions of standard EN12258-1 apply. Unless otherwise indicated, the compositions are expressed in% by weight.
  • the static mechanical characteristics in other words the tensile strength Rm, the conventional yield strength at 0.2% elongation Rp 0.2 and the elongation at break A%, are determined by a tensile test according to standard ISO 6892-1, the sampling and direction of the test being defined by standard EN 485-1.
  • improved aluminum alloy sheets of the 6XXX series in particular precision sheets, exhibiting improved dimensional stability, in particular during the machining steps, while having sufficient static mechanical properties, and excellent suitability.
  • composition in% by weight Si: 0.7 - 1.3; Mg: 0.6 - 1.2; Mn: 0.65 - 1.0; Fe: 0.05 - 0.35; at least one element chosen from Cr: 0.1-0.3 and Zr: 0.06-0.15; Ti ⁇ 0.15; Cu ⁇ 0.4; Zn ⁇ 0.1; other elements ⁇ 0.05 each and ⁇ 0.15 in total, remainder of aluminum and to the process according to the invention.
  • composition according to the invention makes it possible in particular to obtain a low deformation during the machining of the products.
  • the present inventors believe that the composition according to the invention makes it possible to obtain an essentially non-recrystallized structure throughout the thickness after hot rolling which, surprisingly, allows after dissolution and quenching, stress relieving and tempering to obtain a product having very low internal stresses and therefore deforming little during machining.
  • the present inventors have observed in particular that compared to a standard composition of the AA6082 alloy, the presence of a high amount of Mn and of at least one element chosen from Cr and Zr makes it possible to improve the properties.
  • the Mn content is between 0.65 and 1.0% by weight.
  • the minimum content of Mn is 0.70%, advantageously 0.75% and preferably 0.80% or even 0.85%.
  • the maximum Mn content is 0.95%.
  • the Mn content is between 0.8 and 1.0% by weight.
  • the presence of at least one anti-recrystallizing element chosen from Cr: 0.1-0.3% and Zr: 0.06-0.15% is necessary.
  • Cr is the preferred anti-recrystallizing element in the context of the invention.
  • the minimum Cr content is 0.12%, advantageously 0.15% and preferably 0.18%.
  • the maximum Cr content is 0.28%, advantageously 0.25% and preferably 0.23%.
  • the Cr content is between 0.15 and 0.25% by weight and the Zr content is less than 0.05% by weight. If Zr is added alone or in combination with Cr, the preferred content is 0.08-0.13%.
  • the Fe content is between 0.05 and 0.35% by weight.
  • the minimum Fe content is 0.06%, advantageously 0.07% and preferably 0.08%.
  • the maximum Fe content is 0.30%, advantageously 0.25% and preferably 0.15%, which can contribute in particular to obtaining the advantageous essentially non-recrystallized granular structure after hot rolling.
  • the Fe content is between 0.08 and 0.15% by weight.
  • Mg and Si are added to achieve the desired mechanical characteristics through the formation of Mg 2 Si.
  • the Mg content is between 0.6 and 1.2% by weight.
  • the minimum Mg content is 0.61%, advantageously 0.62% and preferably 0.63%.
  • the maximum Mg content is 1.1%, advantageously 1.0% and preferably 0.9% or even 0.8%. In one embodiment of the invention, the Mg content is between 0.6 and 0.8% by weight.
  • the SI content is between 0.7 and 1.3% by weight.
  • the minimum Si content is 0.72%, advantageously 0.75% and preferably 0.80%.
  • the maximum Si content is 1.2%, advantageously 1.1% and preferably 1.0% or even 0.95%.
  • the Si content is between 0.8 and 1.0% by weight.
  • the Si content is greater than the Mg content and preferably Si / Mg is greater than 1.1 and even more preferably greater than 1.2 or even 1.3 so as to further strengthen the mechanical characteristics by the presence of silicon phases.
  • the Ti content is less than 0.15% by weight. It may be advantageous to add Ti, in particular for controlling the grain size during casting. In one embodiment of the invention, the Ti content is between 0.01 and 0.05% by weight.
  • the Cu content is less than 0.4% by weight. In an embodiment of the invention aimed at obtaining higher mechanical characteristics, an addition of Cu is carried out and the content is between 0.1 and 0.3% by weight. However, in the preferred embodiment Cu is not added and is present only as an inevitable impurity, its content being less than 0.05% by weight and preferably less than 0.04% by weight so in particular to not to degrade the aptitude for anodization.
  • the Zn content is less than 0.1% by weight. In one embodiment of the invention, an addition of Zn is carried out and the content is between 0.05 and 0.1% by weight. However, in the preferred embodiment Zn is not added and is present only as an unavoidable impurity, its content being less than 0.05% by weight. The other elements may be present as unavoidable impurities with a content of less than 0.05% by weight each and less than 0.15% by weight in total, the remainder being aluminum.
  • the manufacturing process according to the invention comprises steps of casting, homogenization, hot rolling, optionally heat treatment and / or cold rolling, dissolving, quenching, stress relieving, tempering and optionally machining.
  • a rolling plate made of an aluminum alloy of the composition according to the invention is cast, preferably by vertical semi-continuous casting with direct cooling.
  • the plate thus obtained can be scalped, that is to say machined, before the subsequent steps.
  • the rolling plate is then homogenized.
  • the homogenization temperature is below 550 ° C.
  • the homogenization temperature is between 515 ° C and 545 ° C.
  • Hot rolling is then carried out to obtain a sheet of thickness at least equal to 12 mm, either directly after homogenization or after cooling and reheating to a temperature of at least 340 ° C, preferably at least 370. ° C and preferably at least 380 ° C.
  • the hot rolling temperature is preferably maintained at at least 340 ° C, preferably at least 350 ° C and more preferably at least 360 ° C or even at least 370 ° C.
  • the hot rolling temperature is preferably at most 450 ° C and preferably at most 420 ° C.
  • the hot rolling outlet temperature is preferably at most 410 ° C and preferably at most 400 ° C.
  • the maximum reduction rate of the passes during hot rolling is less than 50%, preferably less than 45% and preferably less than 40%, or even more preferably less than 35%.
  • the maximum rate of reduction of hot rolling passes depends on the exit thickness of the hot rolling and is less than one hundredth of 1.56 times the thickness - 5.9, per example for an exit thickness of 25 mm, the reduction rate of each pass during hot rolling is preferably less than one hundredth of 1.56 times 25-5.9, ie 33.1%.
  • the combination of composition, homogenization and hot-rolled conditions results in a substantially non-recrystallized structure, throughout the thickness of the hot-rolled product.
  • essentially non-recrystallized throughout the thickness is meant that the rate of recrystallization regardless of the position in the thickness is less than 10% and preferably less than 5%.
  • a heat treatment, making it possible in particular to restore the sheet thus hot-rolled can optionally be carried out then, advantageously at a temperature between 300 ° C and 400 ° C.
  • Cold rolling typically 10 to 50%, can optionally be performed following heat treatment or independently.
  • the sheet thus hot-rolled and optionally heat-treated and / or cold-rolled then undergoes dissolving followed by quenching.
  • the dissolving is preferably carried out at a temperature between 510 ° C and 570 ° C.
  • Quenching is typically carried out by immersion or spraying of cold water. Said sheet thus dissolved and quenched is then relaxed by controlled traction with a permanent elongation of 1 to 5%, preferably 1.5 to 3%.
  • the stress relieving step is essential to obtain low internal stresses and therefore low deformations during machining. Controlled tensile stress relief is limited to geometries of constant cross section to ensure homogeneous plastic deformation and therefore does not apply to forged products with complex shapes.
  • tempering is carried out, typically at a temperature of between 150 ° C. and 210 ° C., to preferably obtain a T6, T651 or T7 state.
  • said sheet thus returned is finally machined to obtain a sheet of final thickness at least equal to 8 mm.
  • at least 1 mm is machined, preferably at least 1.5 mm or preferably at least 2 mm per face so as to obtain a precision sheet.
  • the sheets capable of being obtained by the process according to the invention have particularly advantageous properties.
  • the sheets according to the invention have an elastic limit Rp 0.2 (TL) of at least 240 MPa, preferably at least 250 MPa and preferably at least 260 MPa, and / or a breaking strength Rm (TL) of at least 280 MPa, preferably at least 290 MPa and preferably at least 300 MPa and / or an elongation at break A% of at least 8%, preferably d at least 10% and preferably at least 12%.
  • TL elastic limit
  • the sheets according to the invention have a low level of internal stresses.
  • the product of the maximum deflection deviation in the L and TL directions multiplied by the rolling exit thickness is less than 4 and preferably less than 3.
  • the deflection deviations considered to obtain the value of the maximum deflection deviation are on the one hand the deflection difference between the measured deflection bar dimension 400 mm x 30 mm x rolling exit thickness and the deflection measured for this same bar after machining 1 ⁇ 4 of its thickness, and on the other hand the deflection difference between the deflection measured for the previous bar, c 'that is to say the bar after machining 1 ⁇ 4 of the thickness with respect to the rolling exit thickness, and the deflection measured for this previous bar after additional machining of% of its thickness, all deflection measurements being carried out with the bar placed on two supports 390 mm apart and the arrows being expressed in mm, all the measurements being carried out before the optional final machining step and in both L and TL directions.
  • the texture of the products according to the invention is also advantageous.
  • the crystallographic texture can be described by a mathematical function in 3 dimensions. This function is known in the trade as Orientation Density Function (FDO). It is defined as the volume fraction of the material dV / V having an orientation g up to dg: where ( ⁇ 1, ⁇ , ⁇ 2) are the Euler angles describing the orientation g.
  • FDO Orientation Density Function
  • the FDO of each sheet is measured by the spherical harmonics method from four pole figures measured by X-ray diffraction on a traditional texture goniometer.
  • the measurements of the pole figures were carried out on samples cut at the mid-thickness of the sheets.
  • the information contained in the FDO has been simplified, as known to those skilled in the art, in order to describe the texture in a proportion of grains contained in a discretized Euler space.
  • the Taylor factor is a geometric factor used to describe the propensity of a crystal to deform plastically by sliding dislocations. H takes into account the crystalline orientation as well as the state of deformation imposed on the material. This factor can be seen as a multiplicative factor of the yield strength, a large value of the Taylor factor indicating a "hard” grain requiring the activation of many slip systems unlike a low value of the Taylor factor which will indicate a grain 'soft', easy to deform.
  • an average Taylor factor representative of the plastic behavior of all the grains. From the texture measurements, the Taylor factor for a given stress direction was calculated according to the method described by Taylor (Gl Taylor Plastic Strain in metals, J. Inst. Metals, 62, 307-324; 1938). Many methods derived from the initial Taylor model exist to calculate the Taylor factor and can give significantly different Taylor factor values. In order to overcome these differences, the inventors compared Taylor factor ratios rather than absolute values.
  • the ratio between the Taylor factor in the longitudinal direction measured at 1/12 th of the thickness and 1/2 of the thickness is between 0.90 and 1.10, preferably between between 0.92 and 1.08 and preferably between 0.95 and 1.05, the measurements being taken before the optional final machining step.
  • sheets according to the invention are used as precision sheet, in particular to produce a reference sheet, a control tool or a jig.
  • the sheets according to the invention exhibit improved dimensional stability, in particular during the machining steps, while having sufficient static mechanical properties, and excellent aptitude for anodization.
  • alloy rolling plates were prepared, the composition of which is given in Table 1.
  • Alloy A is a reference alloy while alloys B and C are alloys according to the invention.
  • the plates were homogenized at 535 ° C and hot rolled to a thickness of 20 to 35 mm as appropriate.
  • the hot rolling inlet temperature was between 390 and 410 ° C, the end of rolling temperature was kept at a value of at least 340 ° C.
  • the highest reduction during one pass of hot rolling, which corresponded to the last pass, is given in Table 2.
  • the sheets thus obtained were put in solution at 540 ° C, quenched, tensioned by controlled traction. and returned to obtain a T651 status.
  • the tempering conditions were 8 hours at 165 ° C. In the last step, machining of 5 mm (2.5 mm per face) was made so that the final thickness was 5 mm less than the end of rolling thickness.
  • the static mechanical properties in tension in other words the tensile strength Rm, the conventional yield strength at 0.2% elongation Rp0.2, and the elongation at break A%, were determined. by a tensile test according to standard NF EN ISO 6892-1 (2016) in the long transverse direction (TL), the sampling and the direction of the test being defined by standard EN 485 (2016). The sample is taken before the last machining step. The characterizations were carried out in the transverse long direction.
  • the residual stresses were evaluated on the sheet before machining by measuring the average deflection on bars machined in the L or TL direction at% and at 1 ⁇ 2 thickness. Two full thickness bars are taken, in the L and TL direction, by sawing before the final machining of the sheet.
  • the sampling dimensions are:
  • TL direction bar 450mm (TL direction) x 35mm (L direction) x thickness.
  • the as-rolled L-TL faces are not machined so that the thickness of the machined bars remains the thickness of the sheet.
  • the bar is placed on two supports 390 mm apart (the supports are represented by triangles 1 in Figure 3 -A).
  • a displacement sensor (represented by an arrow 22 in FIG. 3A) is used to measure the deflection of the bar. The steps are as follows:
  • the heating is limited to 10 ° C so as to avoid any influence of the machining conditions on the deflection measurements made.
  • the product of the maximum deflection deviation in the L and TL directions multiplied by the rolling exit thickness is greater than 5.1; whereas with the alloy according to the invention this product is always less than 3.
  • Figure 1 shows the granular structure after anodic oxidation of alloy A after hot rolling to a thickness of 25 mm.
  • Figure 1b shows the granular structure after anodic oxidation of alloy B after hot rolling 25 mm thick.
  • a recrystallized zone is observed close to the surfaces while in Figure 1b, this zone is not observed the granular structure is fibrous, that is to say not recrystallized, throughout the thickness of the rolled product. hot.

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Abstract

La présente invention concerne des tôles d'épaisseur comprise entre 8 et 50 mm en alliage d'aluminium de composition, en % en poids. Si : 0,7 - 1,3; Mg : 0,6 - 1,2; Mn : 0,65 - 1,0; Fe : 0,05 - 0,35; au moins un élément choisi parmi Cr : 0,1 - 0,3 et Zr : 0,06 - 0,15; Ti < 0,15; Cu < 0,4; Zn < 0,1; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium et leur procédé de fabrication. Les tôles selon l'invention sont particulièrement utiles comme tôles de précision, notamment pour la réalisation d'éléments de machines, par exemple des outillages d'assemblage ou de contrôle. Les tôles selon l'invention présentent une stabilité dimensionnelle améliorée notamment lors des étapes d'usinage, tout en ayant des propriétés mécaniques statiques suffisantes, et une excellente aptitude à l'anodisation.

Description

DESCRIPTION
Titre : Tôles de précision en alliage d'aluminium DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne des tôles en alliage d'aluminium de la série 6xxx, notamment destinées à être utilisés comme plaques de précision.
ART ANTERIEUR
Une excellente stabilité dimensionnelle est très importante pour les applications faisant appel aux tôles de précision, dont l'épaisseur est typiquement comprise entre 8 et 150 mm. Ce type de produit est typiquement utilisé pour la réalisation d'éléments de machine, notamment en tant que plaques de référence pour des outillages d'assemblage ou de contrôle. Pour ces applications, il est particulièrement important de réduire autant que possible toute déformation de la tôle lors son usinage, ce qui permet d'éviter des opérations supplémentaires de pré- usinage ou de retouche finale.
La demande de brevet EP2263811 concerne des produits laminés dont la surface est usinée ayant une planélté de 0.2 mm ou moins. Selon un mode de réalisation de cette demande de brevet, l'alliage contient 0,3 à 1,5% en masse de Mg, 0,2 à 1,6% en masse de Si, et en outre un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par de 0,8% en masse ou moins de Fe, 1,0% en masse ou moins de Cu, 0,6% en masse ou moins de Mn, 0,5% en masse ou moins de Cr,
0,4% en masse ou moins de Zn, et 0,1% en masse ou moins de Ti, le reste étant Al et les impuretés inévitables.
La demande de brevet W02014/060660 concerne un élément de chambre à vide obtenu par usinage et traitement de surface d'une tôle d'épaisseur au moins égale à 10 mm en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 0,7; Mg : 0,4 - 0,7; Ti 0,01 - < 0,15, Fe < 0,25; Cu < 0,04; Mn < 0,4; Cr 0,01 - < 0,1; Zn < 0,04; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium.
La demande de brevet W02018/162823 concerne un élément de chambre à vide obtenu par usinage et traitement de surface d'une tôle d'épaisseur au moins égale à 10 mm en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Si : 0,4 -0,7; Mg: 0,4 -1,0; le rapport en % en poids Mg/Si étant inférieur à 1,8; Ti: 0,01 -0,15, Fe 0,08 - 0,25; Cu < 0,35; Mn < 0,4; Cr: < 0,25; Zn < 0,04; autres éléments < 0,05 chacun et <0,15 au total, reste aluminium, caractérisée en ce que la taille de grain de ladite tôle est telle que la longueur moyenne d'interception linéaire mesurée dans le plan L/TC selon la norme AS TM E112, est au moins égale à 350 /μm entre surface et 1/2 épaisseur. La demande de brevet US2010018617 divulgue un alliage d’aluminium pour le traitement d'oxydation anodlque qui comprend comme éléments d'alliage 0,1 à 2,0% de Mg, 0,1 à 2,0% de Si et 0,1 à 2,0% de Mn, chaque teneur en Fe, Cr et Cu étant limitée à 0,03 masse. % ou moins, et dans lequel le reste est composé de Al et d'impuretés inévitables. Cette demande enseigne en particulier un traitement d'homogénéisation à une température supérieure à 550°C et inférieure ou égale à 600°C .
La demande de brevet CN108239712 concerne une plaque en alliage d’aluminium 6082 pour l’aviation et un procédé de fabrication de celle-ci. Les composants chimiques de la plaque en alliage d'aluminium 6082 comprennent, en pourcentage en poids, 1,0% à 1,3% de Si, 0,1% à 0,3% de Fe, 0,05% à 0,10% de Cu, 0,5% à 0,8% de Mn, 0,6% à 0,9%. % de Mg, 0,06% à 0,12% de Zn, pas plus de 0,05% de Cr, pas plus de 0,05% de Tl et le reste Al et d'éléments inévitables.
La demande de brevet CN108239713 concerne une plaque en alliage d’aluminium pour un produit électronique et un procédé de fabrication de la plaque en alliage d’aluminium. Les composants chimiques de la plaque en alliage d’aluminium pour l'apparition du produit électronique comprennent, en pourcentage en poids, 0,3% à 0,4% de Si, pas plus de 0,10% de Fe, pas plus de 0,05% de Cu, pas plus de 0,05% de Mn, 0,45% à 0,55% de Mg, pas plus de 0,05% de Zn, pas plus de 0,05% de Cr, pas plus de 0,05% de Ti et le reste Al et des éléments inévitables. On connaît par ailleurs des alliages de la famille 6XXX pour forgeage.
La demande de brevet W02017/207603 divulgue une ébauche de forge en alliage d'aluminium semi-fini laminé à chaud de la série 6xxx ayant une épaisseur dans la plage de 2 mm à 30 mm, et ayant une composition comprenant, en poids. %, Si 0,65-1,4%, Mg 0,60-0,95%, Mn 0,40- 0,80%, Cu 0,04-0,28%, Fe jusqu’à 0,5%, Cr jusqu'à 0,18%, Zr jusqu'à 0,20%, Ti jusqu'à 0,15%, Zn jusqu'à 0,25%, impuretés chacune <0,05%, total <0,2%, équilibre en aluminium, et dans lequel il a une microstructure sensiblement non recristallisée. La demande concerne également un procédé de fabrication d’un tel matériau de forge en alliage d’aluminium laminé à chaud de la série 6xxx. Le procédé de fabrication de t'ébauche de forge ne comprend pas de détentionnement et la stabilité dimensionnelle lors de l'usinage n'est sont pas un critère pour ce type de produit destiné à être fortement déformé à chaud par forgeage. La demande de brevet US2005/095167 divulgue un composant ou une pièce semi-finie fabriqué à partir d'un alliage d'aluminium formé à chaud, typiquement par forgeage, de la composition suivante en poids. %: silicium 0,9-13, magnésium 0,7-1,2, manganèse 0, 5-1,0, cuivre inférieur à 0,1, fer inférieur à 0,5, chrome inférieur à 0,25, titane inférieur à 0,1, zinc inférieur à 0,2, zirconium et / ou hafnium 0,05-0,2 et d'autres impuretés inévitables, la quantité totale de chrome et de manganèse et de zirconium et / ou hafnium étant d'au moins 0,4 en poids, descristaux mixtes aluminium / silicium étant présents en plus des précipités de siiiciure de magnésium. A nouveau le procédé de fabrication de l'ébauche de forge ne comprend pas de détentionnement et la stabilité dimensionnelle lors de l'usinage n'est sont pas un critère pour ce type de produit destiné à être fortement déformé à chaud par fbrgeage.
Il existe un besoin pour des tôles améliorées en alliage d'aluminium de la série 6XXX, notamment des tôles de précision, présentant une stabilité dimensionnelle améliorée notamment lors des étapes d'usinage, tout en ayant des propriétés mécaniques statiques suffisantes, et une excellente aptitude à l'anodisation.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un premier objet de l'invention est un procédé de fabrication d'une tôle en alliage d'aluminium d'épaisseur finale comprise entre 8 et 50 mm dans lequel a) on coule une plaque de laminage en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Si :
0,7 - 1,3 ; Mg : 0,6 - 1,2 ; Mn : 0,65 - 1,0 ; Fe : 0,05 - 0,35 ; au moins un élément choisi parmi Cr : 0,1 - 0,3 et Zr : 0,06- 0,15 ; Ti < 0,15 ; Cu < 0,4; Zn < 0,1 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium., b) on homogénéise ladite plaque de laminage, c) on lamine ladite plaque de laminage à une température d'au moins 340°C pour obtenir une tôle d'épaisseur au moins égale à 12 mm, d) optionnellement on réalise un traitement thermique et/ou un laminage à froid de la tôle ainsi obtenue, e) on réalise un traitement de mise en solution de la tôle optionnellement traitée thermiquement et/ou laminée à froid et on la trempe, f) on détensionne ladite tôle ainsi mise en solution et trempée par traction contrôlée avec un allongement permanent de 1 à 5%, g) on réalise un revenu de la tôle ainsi tractionnée, h) optionneltement on usine ladite tôle ainsi revenue pour obtenir une tôle d'épaisseur finale au moins égale à 8 mm.
Un deuxième objet de l'invention est une tôle d'épaisseur comprise entre 8 et 50 mm en alliage d'aluminium de composition, en 96 en poids, Si : 0,7 - 1,3 ; Mg : 0,6 - 1,2 ; Mn : 0,65 - 1,0 ; Fe : 0,05 - 0,35 ; au moins un élément choisi parmi Cr : 0,1 - 0,3 et Zr : 0,06- 0,15 ; Ti <
0,15 ; Cu < 0,4; Zn < 0,1 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium, susceptible d'être obtenue par le procédé selon l'invention.
Un autre objet de l'invention est l'utilisation d'une tôle selon l'invention comme tôle de précision, notamment pour la réalisation d'éléments de machines, par exemple des outillages d'assemblage ou de contrôle.
FIGURES
[Fig.1] La Figure 1 montre la structure granulaire en coupe @L/TC après laminage à chaud à l'épaisseur 25 mm du produit en alliage A (Figure la) et du produit en alliage B (Figure 1b)
[Fig.2] La Figure 2 montre le facteur de Taylor dans la direction longitudinale mesuré au 1/12ième de l'épaisseur et à ½ épaisseur pour des tôles en alliage A et B d'épaisseur finale 20 mm et 25 mm.
[Fig.3] La Figure 3 montrent les étapes effectuées pour la mesure des écarts de flèche. Figure 3A : mesure initiale de déflection du barreau ; Figure 3B usinage pour retirer ¼ de l'épaisseur, Figure 3C seconde mesure. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La désignation des alliages se fait en conformité avec les règlements de The Aluminium Association (AA), connus de l'homme du métier. Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515. Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN12258-1 s'appliquent. Sauf mention contraire les compositions sont exprimées en % en poids.
Sauf mention contraire, les caractéristiques mécaniques statiques, en d'autres termes la résistance à la rupture Rm, la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement Rp0,2 et l'allongement à la rupture A%, sont déterminées par un essai de traction selon la norme ISO 6892-1, le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN 485-1. Selon l'invention, des tôles améliorées en alliage d'aluminium de la série 6XXX , notamment des tôles de précision, présentant une stabilité dimensionnelle améliorée notamment lors des étapes d'usinage, tout en ayant des propriétés mécaniques statiques suffisantes, et une excellente aptitude à l'anodisation sont obtenues grâce à la sélection de composition en % en poids, Si : 0,7 - 1,3 ; Mg : 0,6 - 1,2 ; Mn : 0,65 - 1,0 ; Fe : 0,05 - 0,35 ; au moins un élément choisi parmi Cr : 0,1 - 0,3 et Zr : 0,06- 0,15 ; Ti < 0,15 ; Cu < 0,4; Zn < 0,1 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium et au procédé selon l'invention.
La composition selon l'invention permet notamment d'obtenir une faible déformation lors de l'usinage des produits. Sans être liés à une théorie, les présents inventeurs pensent que la composition selon l'invention permet d'obtenir une structure essentiellement non-recristallisée dans toute l'épaisseur après laminage à chaud ce qui de manière surprenante permet après mise en solution et trempe, détensionnement et revenu d'obtenir un produit ayant de très faibles contraintes internes et donc se déformant peu lors de l'usinage.
Les présents inventeurs ont constaté en particulier que par rapport à une composition standard de l'alliage AA6082, la présence d'une quantité élevée de Mn et d'au moins un élément choisi parmi Cr et Zr permet d'améliorer les propriétés.
Ainsi, la teneur en Mn est comprise entre 0,65 et 1,0 % en poids. De préférence, la teneur minimale de Mn est 0,70%, avantageusement 0,75% et préférentiellement 0,80% ou même 0,85 %. De préférence, la teneur maximale en Mn est 0,95%. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en Mn est comprise entre 0,8 et 1,0 % en poids.
Pour des raisons semblables, la présence d'au moins un élément anti recristallisant choisi parmi Cr : 0,1 - 0,3% et Zr : 0,06- 0,15% est nécessaire. Cr est l'élément anti-recristailisant préféré dans le cadre de l'invention. De préférence, la teneur minimale de Cr est 0,12%, avantageusement 0,15% et préférentiellement 0,18%. De préférence, la teneur maximale en Cr est 0,28%, avantageusement 0,25% et préférentiellement 0,23%. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en Cr est comprise entre 0,15 et 0,25 % en poids et la teneur en Zr est inférieure à 0,05% en poids. SI Zr est ajouté seul ou en combinaison avec Cr, la teneur préférée est 0,08 -0,13%.
L'addition de Fe est également nécessaire. Ainsi, la teneur en Fe est comprise entre 0,05 et 0,35 % en poids. De préférence, la teneur minimale de Fe est 0,06%, avantageusement 0,07% et préférentiellement 0,08%. De préférence, la teneur maximale en Fe est 0,30%, avantageusement 0,25% et préférentiellement 0,15%, ce qui peut contribuer notamment à obtenir la structure granulaire essentiellement non-recristallisée avantageuse après le laminage à chaud. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en Fe est comprise entre 0,08 et 0,15 % en poids.
Mg et Si sont ajoutés pour atteindre les caractéristiques mécaniques souhaitées grâce à la formation de Mg2Si.
La teneur en Mg est comprise entre 0,6 et 1,2 % en poids. De préférence, la teneur minimale de Mg est 0,61%, avantageusement 0,62% et préférentiellement 0,63%. De préférence, la teneur maximale en Mg est 1,1%, avantageusement 1,0% et préférentiellement 0,9% ou même 0,8%. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en Mg est comprise entre 0,6 et 0,8 % en poids.
La teneur en SI est comprise entre 0,7 et 1,3 % en poids. De préférence, la teneur minimale de Si est 0,72%, avantageusement 0,75% et préférentiellement 0,80%. De préférence, la teneur maximale en Si est 1,2%, avantageusement 1,1% et préférentiellement 1,0% ou même 0,95%. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en Si est comprise entre 0,8 et 1,0 % en poids. De préférence, la teneur en Si est supérieure à la teneur en Mg et préférentiellement Si/Mg est supérieur à 1,1 et encore plus préférentiellement supérieur à 1,2 ou même 1,3 de façon à renforcer encore les caractéristiques mécaniques par la présence de phases de silicium.
La teneur en Ti est inférieure à 0,15 % en poids. Il peut être avantageux d'ajouter Ti, notamment pour le contrôle de la taille de grain lors de la coulée. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en Ti est comprise entre 0,01 et 0,05 % en poids.
La teneur en Cu est inférieure à 0,4 % en poids. Dans mode de réalisation de l'invention visant à obtenir des caractéristiques mécaniques plus élevées, une addition de Cu est effectuée et la teneur est comprise entre 0,1 et 0,3 % en poids. Cependant dans le mode de réalisation préféré Cu n'est pas ajouté et est présent uniquement à titre d'impureté inévitable, sa teneur étant inférieure à 0,05 % en poids et de préférence inférieure à 0,04 % en poids de façon notamment à ne pas dégrader l'aptitude à l'anodisation.
La teneur en Zn est inférieure à 0,1 % en poids. Dans mode de réalisation de l'invention, une addition de Zn est effectuée et la teneur est comprise entre 0,05 et 0,1 % en poids. Cependant dans le mode de réalisation préféré Zn n'est pas ajouté et est présent uniquement à titre d'impureté inévitable, sa teneur étant Inférieure à 0,05 % en poids. Les autres éléments peuvent être présents à titre d'impuretés inévitables avec une teneur inférieure à 0,05 % en poids chacun et inférieure à 0,15 % en poids au total, le reste est l'aluminium.
Le procédé de fabrication selon l'invention comprend des étapes de coulée, homogénéisation, laminage à chaud, optionnellement traitement thermique et/ou laminage à froid, mise en solution, trempe, détensionnement, revenu et optionnellement usinage.
Dans une première étape on coule une plaque de laminage en alliage d'aluminium de composition selon l'invention, de préférence par coulée semi-continue verticale à refroidissement direct. La plaque ainsi obtenue peut être scalpée, c'est-à-dire usinée, avant les étapes ultérieures. La plaque de laminage est ensuite homogénéisée. De préférence, la température d'homogénéisation est inférieure à 550°C . Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention la température d'homogénéisation est comprise entre 515°C et 545 °C. Le laminage à chaud est ensuite réalisé pour obtenir une tôle d'épaisseur au moins égale à 12 mm, soit directement après homogénéisation soit après refroidissement et réchauffage jusqu'à une température d'au moins 340 °C, de préférence d'au moins 370 °C et préférentiellement d'au moins 380°C. La température de laminage à chaud est de préférence maintenue à au moins 340°C, de préférence au moins 350°C et de manière préférée au moins 360°C ou même au moins 370°C. La température de laminage à chaud est de préférence au plus 450°C et préférentiellement au plus 420°C. La température de sortie du laminage à chaud est de préférence au plus 410°C et préférentiellement au plus 400°C. Lorsque la température de laminage à chaud est trop élevée, la taille des grains devient trop élevée ce qui nuit à la stabilité dimentionelle lors de l'usinage. De préférence le taux de réduction maximal des passes lors du laminage à chaud est inférieur à 50%, préférentiellement inférieur à 45 % et de préférence inférieur à 40%, ou de manière encore préférée inférieur à 35%. Dans un mode de réalisation de l'invention le taux maximal de réduction des passes de laminage à chaud dépend de l'épaisseur de sortie du laminage à chaud et est inférieur au centième de 1,56 fois l'épaisseur - 5,9, par exemple pour une épaisseur de sortie de 25 mm le taux de réduction de chaque passe lors du laminage à chaud est préférentiellement inférieur au centième de 1,56 fois 25- 5,9 soit 33,1 %. La combinaison de la composition, l'homogénéisation et des conditions de laminage à chaud permet d'obtenir une structure essentiellement non recristallisée, dans toute l'épaisseur du produit laminé à chaud. Par essentiellement non-recristallisée dans toute l'épaisseur on entend que le taux de recristallisation quelle que soit la position dans l'épaisseur est inférieur à 10% et de préférence inférieur à 5%. Un traitement thermique, permettant notamment de restaurer ta tôle ainsi laminée à chaud peut optionneilement être réalisé ensuite, avantageusement à une température comprise entre 300°C et 400°C. Un laminage à froid, typiquement de 10 à 50%, peut optionneilement être réalisé suite au traitement thermique ou indépendamment. La tôle ainsi laminée à chaud et optionneilement traitée thermiquement et/ou laminée et froid subit ensuite une mise en solution suivie d'une trempe. La mise en solution est de préférence effectuée à une température comprise entre 510°C et 570°C. La trempe est typiquement réalisée par immersion ou aspersion d'eau froide. On détensionne ensuite ladite tôle ainsi mise en solution et trempée par traction contrôlée avec un allongement permanent de 1 à 5%, préférentiellement de 1,5 à 3%. L'étape de détensionnement est essentielle pour obtenir de faibles contraintes internes et donc de faibles déformations lors de l'usinage. Le détentionnement par traction contrôlée est limité aux géométries de section transversale constante pour assurer une déformation plastique homogène et ne s'applique donc pas au produits forgés dont la forme est complexe. On réalise enfin un revenu, typiquement à une température comprise entre 150°C et 210°C, pour obtenir de préférence un état T6, T651 ou T7.
Dans un mode de réalisation, ladite tôle ainsi revenue est enfin usinée pour obtenir une tôle d'épaisseur finale au moins égale à 8 mm. Avantageusement on usine au moins 1 mm, préférentiellement au moins 1,5 mm ou de manière préférée au moins 2 mm par face de façon à obtenir une tôle de précision.
Les tôles susceptibles d'être obtenues par le procédé selon l'invention ont des propriétés particulièrement avantageuses.
Les propriétés mécaniques des tôles selon l'invention sont particulièrement avantageuses. De préférence, les tôles selon l'invention présentent une limite d'élasticité Rp0,2 (TL) d'au moins 240 MPa, préférentiellement d'au moins 250 MPa et de manière préférée d'au moins 260 MPa, et/ou une résistance à rupture Rm(TL) d'au moins 280 MPa, préférentiellement d'au moins 290 MPa et de manière préférée d'au moins 300 MPa et/ou un allongement à rupture A% d'au moins 8%, préférentiellement d'au moins 10% et de manière préférée d'au moins 12%.
Les tôles selon l'invention ont un faible niveau de contraintes internes. Ainsi le produit de l'écart de flèche maximal dans les directions L et TL multiplié par l'épaisseur de sortie laminage est inférieur 4 et de préférence inférieur à 3. Les écarts de flèches considérés pour obtenir la valeur de l'écart de flèche maximal sont d'une part l'écart de flèche entre la flèche mesurée pour un barreau de dimension 400 mm x 30 mm x épaisseur de sortie de laminage et la flèche mesurée pour ce même barreau après usinage de ¼ de son épaisseur, et d'autre part l'écart de flèche entre la flèche mesurée pour le barreau précédent, c'est-à-dire le barreau après usinage de ¼ de l'épaisseur par rapport à l'épaisseur de sortie de laminage, et la flèche mesurée pour ce barreau précédent après usinage supplémentaire de % de son épaisseur, toutes les mesures de flèche étant effectuées avec le barreau posé sur deux supports distants de 390 mm et les flèches étant exprimées en mm, toutes les mesures étant effectuées avant l'étape finale optionnelle d'usinage et dans les deux directions L et TL.
La texture des produits selon l'invention est également avantageuse. La texture cristallographique peut être décrite par une fonction mathématique en 3 dimensions. Cette fonction est connue dans le métier comme Fonction de Densité des Orientations (FDO). Elle est définie comme la fraction volumique du matériau dV/V ayant une orientation g à dg près : où (Φ1, Φ, Φ2) sont les angles d'Euler décrivant l'orientation g.
La FDO de chaque tôle est mesurée par la méthode des harmoniques sphériques à partir de quatre figures de pôles mesurés par diffraction de rayons X sur un goniomètre de textures traditionnel. Dans le cadre de l'invention les mesures des figures de pôles ont été réalisées sur des échantillons découpés à la mi-épaisseur des tôles. L'information contenue dans la FDO a été simplifiée, comme connu de l'homme du métier, afin de décrire la texture en une proportion de grains contenu dans un espace d'Euler discrétisé.
Le facteur de Taylor est un facteur géométrique qui permet de décrire la propension d'un cristal à se déformer plastiquement par glissement de dislocations. H prend en compte l'orientation cristalline ainsi que l'état de déformation imposé au matériau. Ce facteur peut être vu comme un facteur multiplicatif de la limite d'élasticité, une valeur importante du facteur de Taylor indiquant un grain "dur" requérant l'activation de nombreux systèmes de glissement contrairement à une valeur faible du facteur de Taylor qui indiquera un grain 'mou', facile à déformer. Pour un agrégat polycristallin, il est possible de calculer un facteur de Taylor moyen, représentatif du comportement plastique de l'ensemble des grains. A partir des mesures de texture, le facteur de Taylor pour une direction de sollicitation donnée a été calculé selon la méthode décrite par Taylor (G.l. Taylor Plastic Strain in metals, J. Inst. Metals, 62, 307-324; 1938). De nombreuses méthodes dérivées du modèle initial de Taylor existent pour calculer le facteur de Taylor et peuvent donner des valeurs de facteurs de Taylor sensiblement différentes. Afin de s'affranchir de ces différences, les inventeurs ont comparé des rapports de facteurs de Taylor plutôt que les valeurs absolues.
Pour les tôles selon l'invention le rapport entre le facteur de Taylor dans la direction longitudinale mesuré à 1/12ième de l'épaisseur et 1/2 de l'épaisseur est compris entre 0,90 et 1,10, de préférence compris entre 0,92 et 1,08 et de manière préférée compris entre 0,95 et 1,05, les mesures étant effectuées avant l'étape finale optionnelle d'usinage. Selon l'invention, on utilise des tôles selon l'invention comme tôle de précision, notamment pour réaliser une tôle de référence un outil de contrôle ou un gabarit. En effet, les tôles selon l'invention présentent une stabilité dimensionnelle améliorée notamment lors des étapes d'usinage, tout en ayant des propriétés mécaniques statiques suffisantes, et une excellente aptitude à l'anodisation. EXEMPLE
Dans cet exemple, on a préparé des plaques de laminage en alliage dont la composition est donnée dans le Tableau 1. L'alliage A est un alliage de référence tandis que les alliages B et C sont des alliages selon l'invention.
(Tableau 1]
Les plaques ont été homogénéisées à 535 °C et laminées à chaud jusqu'à une épaisseur de 20 à 35 mm selon les cas. La température d'entrée de laminage à chaud était comprise entre 390 et 410°C, la température de fin de laminage a été maintenue à une valeur d'au moins 340°C. La réduction la plus élevée au cours d'une passe du laminage à chaud, qui correspondait à la dernière passe, est donnée dans le Tableau 2. Les tôles ainsi obtenues ont été mises en solution à 540°C, trempées, détentionnées par traction contrôlée et revenues pour obtenir un état T651. Les conditions de revenu étaient 8 heures à 165 °C. En dernière étape, un usinage de 5 mm (2,5 mm par face) a été effectué de sorte que l'épaisseur finale était inférieure de 5 mm à l'épaisseur de fin de laminage.
Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la résistance à la rupture Rm, la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement Rp0,2, et l'allongement à la rupture A%, ont été déterminés par un essai de traction selon la norme NF EN ISO 6892-1 (2016) dans le sens travers long (TL), le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN 485 (2016). Le prélèvement est réalisé avant la dernière étape d'usinage. Les caractérisations ont été effectuées dans la direction travers long.
Les résultats sont donnés dans le Tableau 2 [Tableau 2]
Les contraintes résiduelles ont été évaluées sur la tôle avant usinage en mesurant la flèche moyenne sur des barreaux usinés dans le sens L ou TL à % et à ½ épaisseur. Deux barreaux pleine épaisseur sont prélevés, dans le sens L et TL, par sciage avant l'usinage final de la tôle. Les dimensions de prélèvement sont :
- pour le barreau sens L : 430mm (sens L) x 35mm (sens TL) x épaisseur
- pour le barreau sens TL : 450mm (sens TL) x 35mm (sens L) x épaisseur.
Les barreaux sont ensuite usinés par obtenir un barreau de longueur L = 400mm de largeur I = 30mm et d'épaisseur e (épaisseur de la tôle). Les faces L-TL brute de laminage ne sont pas usinées de sorte que l'épaisseur des barreaux usinés reste l'épaisseur de la tôle.
Pour les mesures de flèche, le barreau est posé sur deux supports éloignés de 390 mm (les supports sont représentés par des triangles 1 sur la Figure 3 -A). Un capteur de déplacement (représenté par une flèche 22 figure 3A) est utilisé pour mesurer la déflection du barreau. Les étapes sont les suivantes :
- Une mesure initiale de déflection du barreau est réalisée (voir Figure 3A), ce qui donne les valeurs référencées Flèche L ini et Flèche TL ini exprimées en mm.
- Le barreau est ensuite usiné pour retirer ¼ de son épaisseur (voir schéma Figure 3 B). - Une seconde mesure est effectuée (Voir Figure 3 C) ce qui donne les valeurs référencées
Flèche L 1/4 et Flèche TL 1/4 exprimées en mm.
- Le barreau est usiné à nouveau pour retirer 1/4 supplémentaire de son épaisseur, il ne reste alors que moitié de l'épaisseur initiale
- Une troisième mesure est effectuée ce qui donne les valeurs référencées Flèche L 1/2 et Flèche TL 1/2 exprimées en mm.
Dans chaque étape d'usinage, l'échauffement est limité à 10°C de façon à éviter toute influence des conditions d'usinage sur les mesures de flèche effectuées.
On rapporte les écarts de flèche entre ¼ et initial puis entre ½ et ¼ dans le tableau 3 ci- dessous, pour les directions L et TL. On rapporte également l'écart de flèche maximal multiplié par l'épaisseur de sortie de laminage .
[Tableau 3]
Avec l'alliage de référence, le produit de l'écart de flèche maximal dans les directions L et TL multiplié par l'épaisseur de sortie laminage est supérieur à 5,1 ; alors qu'avec l'alliage selon l'invention ce produit est toujours inférieur 3.
La structure granulaire a été caractérisée pour certains essais après laminage à chaud. Les résultats sont présentés sur la Figure 1. La Figure la montre la structure granulaire après oxydation anodique de l'alliage A après laminage à chaud à l'épaisseur 25 mm. La Figure 1b montre la structure granulaire après oxydation anodique de l'alliage B après laminage à chaud à l'épaisseur 25 mm. Sur la Figure 1 a, on observe proche des surfaces une zone recristallisés tandisque que la Figure 1b, cette zone n'est pas observée la structure granulaire estfibrée, c'est- à-dire non recristallisée, dans toute l'épaisseur du produit laminé à chaud.
La texture des produits a été mesurée sur des échantillons de 50x50 mm dans le plan L/TL de façon à obtenir le facteur de Taylor dans la direction longitudinale. Les résultats sont présentés dans le Tableau 4. Pour les produits selon l'invention, le rapport entre le facteur de Taylor à 1/12ieme de l'épaisseur et à ½ épaisseur est significativement plus faible que pour le produit de référence.
[Tableau 4]

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une tôle en alliage d'aluminium d'épaisseur finale comprise entre 8 et 50 mm dans lequel a) on coule une plaque de laminage en alliage d'aluminium de composition , en % en poids, Si : 0,7 - 1,3 ; Mg : 0,6 - 1,2 ; Mn : 0,65 - 1,0 ; Fe : 0,05 - 0,35 ; au moins un élément choisi parmi Cr : 0,1 - 0,3 et Zr : 0,06 - 0,15 ; Ti < 0,15 ; Cu < 0,4 ; Zn < 0,1 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium., b) on homogénéise ladite plaque de laminage, c) on lamine ladite plaque de laminage à une température d'au moins 340°C pour obtenir une tôle d'épaisseur au moins égale à 12 mm, d) optionnellement on réalise un traitement thermique et/ou un laminage à froid de la tôle ainsi obtenue, e) on réalise un traitement de mise en solution de la tôle optionnellement traitée thermiquement et/ou laminée à froid et on la trempe, f) on détensionne ladite tôle ainsi mise en solution et trempée par traction contrôlée avec un allongement permanent de 1 à 5%, g) on réalise un revenu de la tôle ainsi fractionnée, h) optionnellement on usine ladite tôle ainsi revenue pour obtenir une tôle d'épaisseur finale au moins égale à 8 mm.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la teneur en Mn est comprise entre 0,8 et 1,0% en poids.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel la teneur en Cr est comprise entre 0,15 et 0,25 % en poids et la teneur en Zr est inférieure à 0,05% en poids.
4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel la teneur en Fe est comprise entre 0,08 et 0,15 % en poids.
5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel la teneur en Cu est inférieure à 0,05 % en poids et de préférence inférieure à 0,04 % en poids.
6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel la température d'homogénéisation est comprise entre 515 °C et 545 °C.
7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel la température de laminage à chaud est maintenue à au moins 350°C et le taux de réduction maximal des passes lors du laminage à chaud est inférieur à 50%.
8. Procédé selon une quelconque des revendications l à ? dans lequel la température de laminage à chaud est maintenue à au moins 350°C et le taux de réduction maximal des passes lors du laminage à chaud est inférieur à 50%.
9. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel la température de laminage à chaud est au plus 450°C et préférentiellement au plus 420°C.
10. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel la température de sortie du laminage à chaud est au plus 410°C et préférentiellement au plus 400 *C
11. Tôle d'épaisseur comprise entre 8 et 50 mm en alliage d'aluminium de composition, en % en poids. Si : 0,7 - 1,3 ; Mg : 0,6 - 1,2 ; Mn : 0,65 - 1,0 ; Fe : 0,05 - 0,35 ; au moins un élément choisi parmi Cr : 0,1 - 0,3 et Zr : 0,06 - 0,15 ; Ti < 0,15 ; Cu < 0,4 ; Zn < 0,1 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium, susceptible d'être obtenue par le procédé selon une quelconque des revendications 1 à 10.
12. Tôle selon la revendication 11 ayant une limite d'élasticité Rp0,2(TL) d'au moins 240 MPa, préférentiellement d'au moins 250 MPa et de manière préférée d'au moins 260 MPa, et/ou une résistance à rupture Rm(TL) d'au moins 280 MPa, préférentiellement d'au moins 290 MPa et de manière préférée d'au moins 300 MPa et/ou un allongement à rupture A% d'au moins 8%, préférentiellement d'au moins 10% et de manière préférée d'au moins 12%.
13. Tôle selon la revendication 11 ou la revendication 12 telle que le produit de l'écart de flèche maximal dans les directions L et TL multiplié par l'épaisseur de sortie laminage est inférieur 4 et de préférence inférieur à 3, les écarts de flèches considérés pour obtenir la valeur maximale étant d'une part l'écart de flèche entre la flèche mesurée pour un barreau de dimension 400 mm x 30 mm x épaisseur de sortie de laminage et la flèche mesurée pour ce même barreau après usinage de ¼ de son épaisseur, et d'autre part l'écart de flèche entre la flèche mesurée pour le barreau précédent et la flèche mesurée pour ce barreau précédent après usinage supplémentaire de % de son épaisseur, toutes les mesures de flèche étant effectuées avec le barreau posé sur deux supports distants de 390 mm et les flèches étant exprimées en mm, toutes les mesures étant effectuées avant l'étape finale optionnelle d'usinage.
14. Tôle selon une quelconque des revendications 11 à 13 dans laquelle le rapport entre le facteur de Taylor dans la direction longitudinale mesuré à 1/12ième de l'épaisseur et 1/2 de l'épaisseur est compris entre 0,90 et 1,10, de préférence compris entre 0,92 et 1,08 et de manière préférée compris entre 0,95 et 1,05, les mesures étant effectuées avant l'étape finale optionnelle d'usinage.
15. Utilisation d'une tôle selon une quelconque des revendications 11 à 14 comme tôle de précision, notamment pour la réalisation d'éléments de machines, par exemple des outillages d'assemblage ou de contrôle.
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