Usinage de l’aluminium : choisir entre 5083, 6061, 6082, 2017 et 7075

Une désignation d’aluminium se lit en deux temps, comme dans « EN AW-6082 T6 ». EN AW-6082 identifie l’alliage : « EN » pour la norme européenne, « AW » pour aluminium corroyé (produit laminé, filé ou étiré, par opposition aux pièces de fonderie), puis quatre chiffres. Le premier donne la série, donc l’élément d’alliage principal :

• 2xxx : cuivre (2017A, 2024) ;
• 5xxx : magnésium (5083, 5754) ;
• 6xxx : magnésium et silicium (6060, 6061, 6082) ;
• 7xxx : zinc (7075).

T6 indique l’état métallurgique. Les séries 2xxx, 6xxx et 7xxx durcissent par traitement thermique (états T : T4 pour une maturation naturelle, T6 pour un revenu, T651 pour une plaque détensionnée par traction), les séries 5xxx par écrouissage (états H). Un 6082 à l’état T6 n’a pas les mêmes propriétés qu’un 6082 recuit : l’état fait partie de la désignation et doit figurer sur le plan. Pour une plaque usinée dans la masse, on rencontre par exemple « EN AW-6082 T651 » ou « EN AW-7075 T651 ». Pour une vue d’ensemble, voir le lexique sur les alliages d’aluminium.

6082 et 6061 : le choix par défaut

Résistance moyenne, bonne usinabilité, bonne tenue à la corrosion, soudables et anodisables : ils couvrent la majorité des pièces mécaniques, des bâtis et des supports. Ils sont proches et souvent interchangeables : le 6082 est le plus répandu en stock en Europe, le 6061 en Amérique du Nord. Si votre plan impose l’un des deux, comme c’est fréquent en aéronautique, indiquez que l’équivalence n’est pas admise ; sinon, écrivez « ou équivalent ».

2017A : le « mécanique » facile à usiner

Alliage au cuivre, de bonne résistance mécanique et d’excellente usinabilité, avec de beaux états de surface. En contrepartie, il résiste moins bien à la corrosion, se soude très mal et s’anodise moins bien : prévoyez une protection. Il convient aux pièces mécaniques usinées dans la masse. Le 2024, proche, est un grand classique de l’aéronautique.

5083 : l’alliage marin et soudable

Alliage au magnésium, durci par écrouissage : excellente tenue à la corrosion, notamment à l’eau de mer, et bon comportement après soudage. Il se trouve surtout en tôles et en plaques. Il s’usine moins bien (copeaux longs, tendance à coller à l’outil) et sa résistance reste modérée. C’est l’alliage de la chaudronnerie navale, des cuves et des structures soudées (voir le secteur naval et nautisme).

7075 : la haute résistance

Alliage au zinc, d’une résistance à la rupture bien supérieure (de l’ordre de 500 MPa et plus, contre environ 300 MPa pour un 6082 T6), avec une bonne usinabilité et des copeaux courts. Il coûte plus cher, ne se soude pas par les procédés à l’arc et résiste moins bien à la corrosion ; à l’état T6, il est sensible à la corrosion sous contrainte, d’où l’existence d’états surrevenus comme le T73. On le trouve en aéronautique (aéronautique et spatial), en outillage et dans les pièces très sollicitées.

Les autres alliages que vous croiserez

Le 5754, proche du 5083 mais moins résistant, est un classique des tôles pliées et soudées. Le 6060 est l’alliage des profilés filés, apprécié pour l’anodisation décorative. Le 2011 est un alliage de décolletage, conçu pour les pièces tournées en grande série. Les alliages de fonderie, destinés aux pièces moulées, suivent d’autres règles et ne sont pas traités ici.

L’aluminium s’usine vite, avec de grandes vitesses de coupe, mais l’alliage et l’état modifient le résultat :

• Copeaux. Courts et faciles à évacuer sur 2017A et 7075 ; plus longs et filants sur 5083 et, à un moindre degré, sur 6061. Cela pèse sur les cycles automatiques et sur l’état de surface.
• Arête rapportée. Les alliages doux (5083, 6061) ont tendance à coller à l’outil, ce qui dégrade l’aspect. L’atelier compense par un outillage adapté (carbure à arêtes vives, surfaces polies) et par la lubrification.
• Contraintes internes. Une plaque épaisse retient des contraintes de laminage et de trempe : en enlevant de la matière, la pièce peut se déformer. Les états détensionnés (T651) limitent le problème ; l’atelier peut aussi ébaucher, laisser reposer, puis finir.
• Dilatation. L’aluminium se dilate environ deux fois plus que l’acier. Une pièce encore chaude ne mesure pas sa cote à 20 °C : pour les tolérances serrées, le contrôle se fait à température de référence.
• Brut disponible. Barres rondes, plats, plaques laminées, profilés filés, plaques coulées planes pour outillages : le format de brut détermine la matière perdue en copeaux, donc le prix (voir le prix de l’usinage CNC).

Pour le détail des procédés, voir la page sous-traitance en usinage CNC.

L’aluminium pardonne beaucoup, mais quelques choix de conception réduisent le temps de machine et les déformations :

• Parois minces. Plus une paroi est fine et haute, plus elle vibre à la coupe et se déforme. Épaississez-la ou ajoutez des nervures quand la fonction le permet, et signalez à l’atelier les parois très fines.
• Rayons intérieurs. Une fraise est ronde : un angle vif au fond d’une poche exige une reprise. Plus le rayon intérieur est généreux, plus l’outil peut être gros et rapide.
• Poches profondes. Plus une poche est profonde par rapport à sa largeur, plus l’outil est long, fragile et lent. Discutez ce rapport avec l’atelier avant de figer le plan.
• Brut. Un plat épais dont on retire l’essentiel de la matière coûte en matière comme en temps ; un profilé proche de la forme finale peut changer le prix.

Ces choix s’articulent avec les tolérances : ne serrez que les cotes fonctionnelles (voir le guide sur les tolérances d’usinage).

Le soudage est souvent le critère qui élimine un alliage :

• 5083 : très bonne soudabilité (TIG, MIG) et bon comportement dans le joint.
• 6061 et 6082 : soudables, mais la zone proche du cordon perd une partie de la résistance de l’état T6 : le dimensionnement doit en tenir compte.
• 2017A : soudage déconseillé (risque de fissuration). Préférez l’assemblage mécanique ou le collage.
• 7075 : non soudable par les procédés à l’arc. Même solution : vis, rivets, collage.

Pour les procédés, voir le guide soudure TIG, MIG et MAG.

Côté corrosion, les alliages les plus résistants mécaniquement (2017A, 7075), riches en cuivre ou en zinc, sont aussi les plus sensibles : ils demandent une protection (anodisation, peinture, conversion chimique). Le 5083 est en tête en milieu marin ; les 6xxx se comportent bien en atmosphère normale.

L’anodisation épaissit la couche d’oxyde naturelle de l’aluminium : elle protège de la corrosion, durcit la surface (anodisation dure) et peut être teintée. Le résultat dépend de l’alliage :

• 6060, 6061, 6082 : bon résultat, régulier, y compris pour un aspect décoratif.
• 2017A et 7075 : ils s’anodisent, mais l’aspect est moins uniforme et le résultat plus difficile à garantir. Si l’aspect compte, demandez un essai à l’anodiseur.
• 5083 : l’anodisation de protection fonctionne, mais l’aspect peut différer entre le métal de base et les cordons de soudure.

Trois précisions à inscrire au plan :

1. Les cotes avant ou après traitement. La couche se développe pour une part dans le métal et pour une part vers l’extérieur : elle modifie les dimensions, parfois de plusieurs dizaines de microns en anodisation dure.
2. Les zones à masquer. La couche est isolante électriquement : repérez les surfaces de contact ou de mise à la terre, ainsi que les filetages et alésages précis.
3. La finition attendue : protection, aspect, dureté, couleur.

Repères qualitatifs pour des produits corroyés, à confirmer sur la norme ou la fiche du fournisseur selon le produit et l’épaisseur. Ces alliages ont tous une masse volumique de l’ordre de 2,7 à 2,8 g/cm³, soit environ un tiers de celle de l’acier.

• Aucune exigence particulière : un 6082 (ou 6061) « ou équivalent ».
• Pièce soudée ou ambiance marine : un 5083, ou un 6082 si la résistance prime.
• Pièce très usinée, non soudée, protégée : un 2017A.
• Résistance maximale ou allègement poussé : un 7075, en acceptant le surcoût et la protection de surface.

Quelques réflexes évitent les mauvaises surprises. Ne surdimensionnez pas : un 7075 pour une pièce peu sollicitée paie la matière, la protection et parfois un délai d’approvisionnement pour rien. Inscrivez la désignation complète au plan (« EN AW-6082 T6 »), pas seulement « alu ». Ne demandez un certificat matière que si la traçabilité l’exige (aéronautique, médical, énergie) et vérifiez alors qu’il mentionne l’alliage et l’état. Enfin, laissez l’atelier suggérer une alternative : une nuance disponible en stock réduit souvent prix et délai.

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