Ce guide de conception des profilés extrudés en aluminium présente les règles qui permettent de déterminer si un profil personnalisé soit peu coûteux et facile à utiliser, soit onéreux et susceptible d'être mis au rebut. La plupart du temps, tout dépend de la régularité avec laquelle l'aluminium fondu peut s'écouler à travers une matrice en acier.
En résumé : veillez à ce que le profil reste à l'intérieur d'un petit cercle circonscrit, à ce que les parois soient aussi uniformes que possible, arrondissez tous les angles, évitez les rainures profondes et étroites, et utilisez l'alliage 6063 sauf si vous avez besoin de la résistance de l'alliage 6061. Ensuite, ne précisez que les cotes qui comptent vraiment, car des tolérances trop strictes sur chaque caractéristique augmentent le coût sans améliorer la pièce.
Commencez par le cercle circonscrit
Le diamètre du cercle circonscrit (CCD) correspond au plus petit cercle capable d'englober l'intégralité de la section transversale. C'est lui qui détermine la presse et la matrice adaptées à votre profilé, ce qui en fait la première donnée à vérifier lors de la conception de toute extrusion.
Selon les recommandations de l'Aluminum Extruders Council, la plupart des profilés s'inscrivent dans un cercle de 12 pouces de diamètre. Les extrusions sont les plus économiques entre 1 et 10 pouces, et les profilés de moins de 8 pouces coûtent nettement moins cher. Ces mêmes recommandations privilégient les profilés dont le poids est inférieur ou égal à 3 livres par pied.
| Dimensions du profilé | Conseils |
|---|---|
| Cercle circonscrit | La plupart des profilés mesurent moins de 12 pouces |
| La gamme la plus économique | Les extrusions sont plus économiques lorsqu'elles mesurent entre 1 et 10 pouces |
| Moins de 8 pouces | Les profilés coûtent nettement moins cher |
| Poids | On privilégie les profilés dont le poids est égal ou inférieur à 3 livres par pied |
Estimer le poids dès le début
Vous pouvez estimer le poids dès le départ. Multipliez la section transversale en pouces carrés par la densité de l'alliage, puis par 12. Pour l'alliage 6061, dont la densité est d'environ 0,0975 lb/pouce cube, un profilé de 2,5 pouces carrés pèse environ 2,9 lb/pied.
Règles relatives au profilé de base dans le présent guide de conception des profilés extrudés en aluminium
Ces règles de conception en extrusion sont celles qui influent le plus sur la durée de vie de la filière et le taux de rebut.
| Règle | Ligne directrice |
|---|---|
| Épaisseur de la paroi | Veillez à ce que l'épaisseur des murs adjacents soit similaire ; assurez une transition progressive entre les changements d'épaisseur |
| Angles intérieurs | D'un rayon d'au moins 0,015 pouce |
| Angles extérieurs | D'un rayon d'au moins 0,020 pouce |
| Rapport profondeur/largeur du chenal | 3:1 ou moins |
| Symétrie | Répartissez la masse autour du centre dans la mesure du possible |
| Creux | À utiliser uniquement lorsque la fonction nécessite une section fermée |
Murs uniformes
Parois uniformes. Le métal s'écoule plus rapidement à travers les sections épaisses que les sections minces. Des différences importantes entraînent des déformations, des torsions et des stries en surface. Lorsque l'épaisseur doit varier, assurez une transition en douceur à l'aide d'un rayon généreux.
Coins arrondis
Coins arrondis. Les coins vifs concentrent les contraintes au niveau de la matrice et de la pièce. Prévoyez des rayons partout, sauf si une pièce d'accouplement nécessite un coin interne vif. Dans ce cas, un dégagement en forme d'os de chien permet de conserver l'ajustement serré sans avoir recours à une arête vive sur la matrice.
Rapport de langue
Rapport de languette. Un canal profond et étroit nécessite une languette longue et fine en acier à matrice pour être formé. Cette languette peut se déformer ou se casser. Élargissez l'ouverture, réduisez la profondeur ou ajoutez un rayon à la base.
Creux
Formes creuses. Les formes creuses et semi-creuses nécessitent des matrices plus complexes que les formes pleines. Elles en valent la peine pour leur rigidité et leurs rainures de vis, mais demandez-vous si un profil ouvert ne ferait pas l'affaire.
Comment concevoir des rainures en T, des bossages de vis et des ailettes ?
C'est au niveau des caractéristiques fonctionnelles que s'opèrent la plupart des modifications apportées à la conception des pièces extrudées.
Rainures en T
Les rainures en T doivent présenter des gorges ouvertes et arrondies afin que la partie de la matrice qui les forme ne soit pas une languette fragile. Vérifiez que la rainure est adaptée à la fixation que vous comptez utiliser.
Têtes de vis
Les bossages de vis en forme de canaux ouverts en C sont plus faciles à extruder que les bossages fermés. Il convient de les dimensionner en fonction de la vis de formage du filetage.
Ailettes de dissipateur thermique
Les ailettes de dissipateur thermique sont soumises à des contraintes liées au rapport entre leur hauteur et l'espacement entre elles. Les ailettes hautes avec un espacement réduit nécessitent une extrudeuse performante ; veillez donc à vous en assurer avant de vous lancer.
Côtes
Les nervures renforcent les parois minces et limitent la torsion sur les sections larges et plates.
Quel alliage et quelle trempe choisir ?
Le 6063 est le choix par défaut pour les profilés extrudés en aluminium sur mesure présentant des formes complexes et des surfaces apparentes. Il s'extrude facilement et se prête bien à l'anodisation. Le 6061 est plus résistant et utilisé pour les pièces structurelles, mais il est plus difficile à extruder à travers des matrices complexes. Nous recommandons le 6063-T5, sauf si une analyse de charge démontre que vous avez besoin du 6061-T6, car les avantages en termes de coût et de finition l'emportent généralement sur la différence de résistance.
| Alliage | Idéal pour | Remarques |
|---|---|---|
| 6063 | Formes complexes et surfaces visibles | Choix par défaut ; se prête facilement à l'extrusion et à l'anodisation ; utiliser le 6063-T5 sauf si un cas de charge démontre le contraire |
| 6061 | Éléments structurels | Plus résistant que le 6063, mais plus difficile à usiner avec des matrices complexes ; utilisez le 6061-T6 lorsque la résistance est requise |
| 6082 | Éléments structurels | Une option structurelle solide, souvent utilisée en Europe |
Tolérances : ce qu'il faut préciser et ce qu'il vaut mieux laisser tel quel
Aux États-Unis, les tolérances standard en matière d'extrusion sont définies par la norme ANSI H35.2, publiée par l'Aluminum Association, tandis que les exigences relatives aux matériaux sont définies par la norme ASTM B221. Ces tolérances varient en fonction de l'alliage, du CCD et du type de caractéristique ; il convient donc de consulter les tableaux en vigueur.
Il est possible d'opter pour des tolérances plus serrées que celles standard, mais chaque tolérance plus serrée implique un réglage supplémentaire des matrices, des contrôles et des rebuts. N'indiquez que les cotes qui s'emboîtent avec d'autres pièces.
| Décision | Conseils |
|---|---|
| Tolérances standard | Respecter la norme ANSI H35.2 ; les tolérances varient en fonction de l'alliage, du CCD et du type de caractéristique |
| Plus serré que la norme | C'est possible, mais chaque tolérance serrée implique un réglage supplémentaire des matrices, une inspection et du rebut. |
| Des caractéristiques très précises | Les traiter après l'extrusion au lieu de les retenir dans la filière |
| Quelles dimensions signaler ? | Uniquement les cotes qui s'adaptent à d'autres pièces |
Conception en vue de l'usinage et de la finition ultérieurs
La plupart des profilés extrudés sont ensuite découpés, percés ou usinés. Une erreur courante dans la conception des profilés consiste à intégrer dans la matrice des éléments qu’il serait moins coûteux d’usiner. Les trous filetés, les trous transversaux, les alésages étroits et les poches doivent être réalisés dans un Opération d'usinage CNC, et non le profil.
Prévoyez une légère surépaisseur sur les faces qui seront usinées. Si la pièce doit être anodisée, n’oubliez pas que le revêtement ajoute de l’épaisseur et modifie légèrement la couleur selon les alliages. Nos remarques sur l’anodisation noire des pièces en aluminium et les finitions de surface que nous proposons présentent les différentes options. Pour les boîtiers, consultez notre guide de conception des boîtiers en aluminium.
Quels documents joindre à une demande de devis ?
Un dossier complet permet d'accélérer l'établissement des devis pour les profilés extrudés en aluminium sur mesure :
| Article | Éléments à inclure |
|---|---|
| Dessin de profil et modèle 3D | Dessin DXF et modèle 3D du profilé |
| Alliage et état de trempe | Alliage et état de traitement, par exemple 6063-T5 ou 6061-T6 |
| Longueur de coupe | Longueur de coupe et tolérance de longueur |
| Terminer | Fraisé, anodisé ou thermolaqué |
| Dimensions critiques | Indiquez les cotes critiques sur le dessin |
| Opérations secondaires | Énumérez toutes les opérations nécessaires après l'extrusion |
| Volume annuel | Volume annuel prévu |
Foire aux questions
Quelle est l'épaisseur minimale de paroi d'un profilé en aluminium ?
Il n'y a pas d'épaisseur minimale unique. Cela dépend de l'alliage, de la forme du profilé et de la taille du cercle circonscrit ; les profilés plus larges nécessitent des parois plus épaisses. Les alliages faciles à usiner, comme le 6063, permettent des parois plus fines que le 6061. Demandez dès que possible à votre extrudeur de vous fournir son tableau de références, avant que le reste du profilé ne soit finalisé.
Quel alliage d'aluminium est le mieux adapté à l'extrusion ?
L'alliage 6063 est le plus couramment utilisé car il s'extrude facilement, permet de conserver les détails et offre une bonne finition anodisée. L'alliage 6061 est choisi pour sa résistance supérieure dans les pièces structurelles. L'alliage 6082 est une option structurelle résistante souvent utilisée en Europe. Choisissez l'alliage le plus facile à travailler qui réponde aux exigences en matière de charge et de finition.
Quelles tolérances les profilés extrudés en aluminium peuvent-ils respecter ?
Les tolérances standard sont définies par la norme ANSI H35.2 et dépendent de l'alliage, du type de caractéristique et de la taille du profilé ; ainsi, un petit profilé 6063 présente des tolérances plus serrées qu'un grand profilé 6061. Des tolérances plus serrées sont possibles moyennant un supplément de coût. Les caractéristiques nécessitant des tolérances très serrées sont généralement usinées après l'extrusion.
Comment concevoir un profilé en aluminium à rainures en T ?
Prévoyez une gorge ouverte et arrondie pour la fente afin que la matrice ne forme pas une languette longue et fine. Veillez à ce que les parois autour de la fente soient uniformes, adaptez les dimensions de la fente à la fixation ou à l'écrou utilisé, et ajoutez des rayons à chaque angle intérieur. Vérifiez le profil avec votre extrudeuse avant de commander la matrice.
Quel est le diamètre du cercle circonscrit dans le domaine de l'extrusion d'aluminium ?
Le diamètre du cercle circonscrit (CCD) correspond au plus petit cercle capable d'englober l'intégralité de la section transversale d'un profilé. Il détermine le type de presse et la taille de matrice adaptés à la fabrication du profilé ; c'est donc la première donnée à vérifier lors de la conception d'une extrusion. Selon les recommandations de l'Aluminum Extruders Council, la plupart des profilés mesurent moins de 12 pouces, les extrusions les plus rentables se situant entre 1 et 10 pouces.
Comment utiliser ce guide de conception des extrusions d'aluminium pour votre prochain profilé
Vérifiez que la conception de votre profilé en aluminium respecte les règles ci-dessus avant de l'envoyer : CCD, épaisseur uniforme des parois, rayons, rapport de languette, alliage et tolérances. Les chiffres indiqués ici sont donnés à titre indicatif ; les limites varient selon l'extrudeuse et la presse, veuillez donc les confirmer auprès de votre fournisseur. Téléchargez votre profil sur Usinage XY pour une analyse DFM, ou découvrez nos services sur mesure d'extrusion d'aluminium, qui regroupent découpe, usinage et finition en une seule commande.
