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1. Introduction
La fonte d'aluminium et la fonte sont deux des matériaux de coulée les plus utilisés dans l'industrie..
Les deux proposent des moyens de produire des composants complexes en forme de réseau., mais ils diffèrent fondamentalement par la densité, rigidité, modes de force, comportement thermique, méthodes de coulée, résistance à la corrosion et coût du cycle de vie.
Choisir entre eux est un compromis entre le poids, rigidité, se résistance à l'usure, machinabilité, coût et environnement opérationnel.
Cet article compare les deux sur différents axes techniques et fournit des données exploitables et des conseils de sélection..
2. Qu'est-ce que la fonte d'aluminium?
Couler en aluminium fait référence aux composants produits en versant de l'aluminium fondu (ou alliage d'aluminium) dans un moule et le laisser se solidifier dans la géométrie finale ou presque finale.
Parce que l'aluminium a un point de fusion relativement bas, bonne fluidité sous forme alliée, et une faible densité, l'aluminium moulé est un choix privilégié lorsque la géométrie complexe, poids léger, la conductivité thermique ou la résistance à la corrosion sont importantes.
Les méthodes de moulage de l'aluminium incluent le moulage sous pression à haute pression, coulée en moule permanent à basse pression et par gravité, coulée de sable, et investissement (chanteur perdu) fonderie; chaque itinéraire donne des limites différentes sur l'épaisseur des parois, finition de surface, précision dimensionnelle et propriétés mécaniques.
Caractéristiques
- Léger: densité ≈ 2.6–2,8 g/cm³ (typiquement 2.70 g / cm³).
- Faible module élastique: Module de Young ≈ 69–72 GPa (≈ 69 GPa typique).
- Bonne conductivité thermique: les alliages varient mais souvent 100–200 W·m⁻¹·K⁻¹; l'aluminium pur est de ~237 W·m⁻¹·K⁻¹.
- Bonne résistance à la corrosion: forme un film d'oxyde stable; comportement amélioré avec anodisation ou revêtements.
- Comportement à la rupture ductile: de nombreux alliages d'aluminium coulés sont raisonnablement ductiles (Selon le traitement des alliages et de la chaleur).
- Facilement usinable: forces de coupe relativement faibles et bonne usinabilité pour de nombreux alliages.
- Recyclable: l'aluminium est hautement recyclable avec une énergie de refusion relativement faible par rapport à la production primaire.
Alliages d'aluminium courants (familles de distribution typiques)
| Famille d'alliages (nom typique) | Notes représentatives / noms commerciaux | Éléments d'alliage clés (WT%) | À la chaleur? | Applications typiques |
| Al - Oui (à usage général) | A356 / AlSi7 | Et ≈ 6–8; Mg ≈ 0,2–0,5 | Souvent (T6 disponible) | Logements structurels, corps de pompage, pièces moulées générales pour l'automobile |
| Al-Si-Mg (de construction, à la chaleur) | A356-T6, A357 | Et ≈ 6-7; Mg ≈ 0,3–0,6 | Oui (T5 / T6) | Composants de suspension, roues, boîtiers de transmission |
| Moulage sous pression Al–Si–Cu / Al - Oui | A380, ADC12, A383 | Et ≈ 8-13; Cu ≈ 1–4; Fe contrôlé | Limité (principalement moulés ou semi-vieillis) | Boîtiers à paroi mince, connecteurs, boîtiers grand public |
Al -andi (moteur & alliages à T élevé) |
Alliage 319 | Et ~6-8; Cu ~3–4; MG petit | Oui (solution + vieillissement) | Culasse, pistons (avec doublures), matériel moteur |
| Haut-Si / alliages hypereutectiques | Al - Oui (10-20% Oui) | Et 10-20; mineur Mg/Cu | Quelque peu (limité) | Pistons, surfaces d'usure, composants à faible expansion |
| Al–Si–Sn / alliages de roulements | Variantes de roulements Al–Si–Sn | Veuillez modérer; Sn (±Pb) comme lubrifiants solides | Généralement non (doux comme moulé) | Paliers lisses, bagues, surfaces de glissement |
| Al moulé spécial à haute résistance | Variantes Al – Zn – Mg (utilisation limitée du casting) | Zn, Mg, petits ajouts de Cu | Oui (durcissable par le vieillissement) | Pièces structurelles à haute résistance (niche/aérospatiale) |
3. Qu'est-ce que la fonte?
Fonte est une famille d'alliages fer-carbone produits en versant du métal en fusion dans des moules et en lui permettant de se solidifier.
Ce qui distingue les fontes des aciers est leur relative teneur élevée en carbone (typiquement >2.0 WT% c) et la présence de carbone graphique dans la microstructure telle que coulée.
Le carbone se présente généralement sous forme de graphite (dans plusieurs morphologies) ou sous forme de carbure de fer (cémentite) en fonction de la chimie de l'alliage et des conditions de solidification.
Ce graphite — et la matrice qui l'entoure — contrôle le comportement mécanique, usinabilité et espace d'application des différents types de fonte.
Les fontes sont les bêtes de somme des travaux lourds, applications résistantes à l'usure et sensibles aux vibrations car elles sont économiques à couler dans des formes grandes ou complexes, offre un excellent amortissement, et peut être adapté grâce à la chimie et au traitement thermique après coulée (Par exemple, température orientale) à un large éventail de propriétés.
Caractéristiques clés
- La morphologie du graphite contrôle les propriétés. La forme, taille et distribution du graphite (flocon, sphéroïdal, compacté) dominer la ductilité en traction, dureté, rigidité et usinabilité:
-
- Floconneux (gris) graphite produit une bonne usinabilité et un bon amortissement, mais une résistance à la traction et une sensibilité aux encoches inférieures.
- Sphéroïdal (nodulaire/ductile) graphite donne une résistance à la traction et une ductilité beaucoup plus élevées.
- Graphite compacté (CGI) est intermédiaire — meilleure résistance et résistance à la fatigue thermique que la fonte grise tout en conservant un bon amortissement.
- Excellent amortissement des vibrations. Les nodules/flocons de graphite interrompent la propagation des ondes élastiques, les fontes sont donc préférées pour les bâtis de machines-outils, blocs moteurs et carters où l'amortissement supprime le bruit et les vibrations.
- Bonne résistance à la compression et à l'usure. Surtout dans les fers perlitiques et blancs; adapté aux roulements à usage intensif, rouleaux et pièces d'usure.
- Relativement fragile en tension (Certaines notes). La fonte grise est sensible aux entailles et présente un faible allongement; la fonte ductile améliore considérablement la ténacité mais se comporte toujours différemment des aciers.
- Économique pour les pièces moulées de grande taille/complexes. Le moulage au sable et le moulage en coquille sont bien établis; rétrécissement, l'alimentation et la solidification directionnelle sont gérées avec des techniques de fonderie standard.
- Large enveloppe de conception via traitement post-solidification. Grâce à des traitements thermiques (normalisation, recuire, température orientale) Et l'alliage (Dans, Croisement, MO),
les fontes peuvent être adaptées depuis des qualités très résistantes à l'usure jusqu'à des qualités structurelles résistantes (Par exemple, ADI—Fonte ductile trempée). - Bonne stabilité thermique dans de nombreuses qualités. Certaines fontes préservent mieux la stabilité dimensionnelle et la résistance à des températures élevées que les alliages d'aluminium..
Types courants de fonte
Ci-dessous un récapitulatif pratique des grandes familles de fontes, tendances typiques de la chimie, microstructure et propriétés représentatives / applications.
| Taper | Composition typique (environ. WT%) | Caractéristique clé de la microstructure | Comportement mécanique représentatif | Applications typiques |
| Fonte grise (GJL / Classé selon ASTM A48) | C ~ 3,0 à 3,8; Et ~1,5-3,0; Mn ≤0,5; S & P contrôlé | Flocons de graphite en matrice ferrite/perlite | Résistance à la traction au sens large ~150-350 MPa (varie selon la classe); allongement faible (<1–3%); excellent amortissement; dureté modérée | Blocs de moteur, finesse, boîtiers de pompage, bases de machines |
| Duc (nodulaire) fer (GJs / ASTM A536) | C ~ 3,2 à 3,8; Et ~1,8-2,8; mg ~ 0,03 à 0,06 (nodulaire), trace Ce/RE | Nodules de graphite sphéroïdal en ferrite/perlite | Haute résistance à la traction et ductilité; notes communes comme 60–40–18 (60 Action UTS ≈ 414 MPA, 40 ksi YS ≈ 276 MPA, 18% élongation) | Boîtiers d'équipement, vilebrequin, pièces moulées structurelles critiques pour la sécurité |
| Fer graphite compacté (CGI) (GJV) | C ~ 3,2 à 3,6; Et ~1,8-2,6; traces de Mg/RE | Compact (vermiculaire) graphite — intermédiaire entre les flocons et les sphéroïdes | Meilleure résistance à la traction et à la fatigue thermique que la fonte grise, avec un bon amortissement; UTS en gamme intermédiaire | Blocs moteurs diesel, composants d'échappement, blocs-cylindres robustes |
| Fer blanc | C ~2,6–3,6; Si bas (<1.0); taux de refroidissement élevés | Cémentite / lédéburite (carbure) - essentiellement pas de graphite | Dureté très élevée (souvent HB plusieurs centaines), excellente résistance à l'usure abrasive; faible ténacité | Concasseurs, Plaques de portage, revêtements de grenaillage, environnements à forte abrasion |
Fonte malléable |
Composition de fer initialement blanche; à la chaleur | Alors moulé en fer blanc recuit pour tempérer le carbone en agrégats irréguliers (tremper le carbone) | Combine une ductilité/ténacité améliorée par rapport à. fer gris; force modérée | Petites pièces moulées nécessitant de la ductilité (raccords, supports) |
| Fer ductile austère (Adi) | Base en fonte ductile + traitement thermique de trempe contrôlé | Graphite sphéroïdal dans une matrice ausferritique (ferrite bainitique + austénite stabilisée) | Rapport résistance/ductilité exceptionnel: UTS de ~600 à >1000 MPA avec allongement utile (3–10% selon note); Excellente résistance à la fatigue | Transmission haute performance, composants de suspension, machinerie lourde |
| Fontes alliées (Par exemple, Ni-résistant, fers à haute teneur en Cr) | Base avec Ni significatif, Croisement, Ajouts de Mo | Matrice conçue pour résister à la chaleur/corrosion; du graphite peut être présent ou supprimé | Résistance spécialisée à la corrosion/oxydation, ou résistance à haute température | Composants de pompe pour fluides corrosifs, corps de valve, pièces d'usure haute température |
4. Comparaison des propriétés mécaniques
Les chiffres sont présentés comme étant pratiques, niveau fonderie gammes typiques (minima/maxima non garantis) parce que les valeurs réelles dépendent fortement de la chimie exacte, itinéraire de coulée, Taille de la section, et traitement thermique.
Plages de propriétés mécaniques typiques – nuances représentatives de fonte d'aluminium et de fonte
| Matériel / Grade (désignation typique) | Densité (g · cm⁻³) | Module de Young (GPA) | Résistance à la traction, Uts (MPA) | Limite d'élasticité (MPA) | Élongation (UN, %) | Dureté (Brinell, HB) | Applications typiques |
| A356-T6 (Al-Si-Mg, fonte d'aluminium traitée thermiquement) | 2.68–2,72 | 68–72 | 200 - 320 | 150 - 260 | 5 - 12 | 60 - 110 | Logements structurels, centres de roue, boîtiers de transmission |
| A380 / ADC12 (Famille Al-Si commune de moulage sous pression, à l'étranger) | 2.70–2,78 | 68–72 | 160 - 280 | 100 - 220 | 1 - 6 | 70 - 130 | Boîtiers à paroi mince, pièces de consommation, connecteurs (moulage) |
| Al–Si hypereutectique (piston / alliages à faible dilatation) | 2.70–2,78 | 68–72 | 150 - 260 | 100 - 220 | 1 - 6 | 80 - 140 | Pistons, composants coulissants, pièces à faible dilatation |
| Fonte grise (Classe ASTM A48 typique 30) | 6.9–7.3 | 100–140 | ≈207 (≈30 ksi) | - (pas de rendement distinct) | <1 - 3 | 140 - 260 | Blocs de moteur, cadres de machines, finesse |
| Fonte grise (Classe ASTM A48 40) | 6.9–7.3 | 100–140 | ≈276 (≈40 ksi) | - | <1 - 3 | 160 - 260 | Boîtiers plus résistants, corps de pompage |
| Duc (nodulaire) fer — 60-40-18 (ASTM A536) | 7.0–7.3 | 160–180 | ≈414 (60 ksi) | ≈276 (40 ksi) | ~ 18 | 160 - 260 | Boîtiers d'équipement, composants de manivelle, pièces moulées structurelles |
| Fer graphite compacté (CGI) (gamme typique) | 7.0–7.3 | 140–170 | 350 - 500 | 200 - 380 | 2 - 8 | 180 - 300 | Blocs moteurs diesel, composants d'échappement (haute résistance à la fatigue thermique) |
| Blanc / fer à haute teneur en Cr (degrés d'usure) | 7.0–7.3 | 160–200 | faible résistance / fragile | - | <1 - 2 | >300 - 700 | Concasseurs, porter des doublures, composants de grenaillage |
5. Considérations relatives au processus thermique et de coulée
Comportement à la fusion et à la solidification
- Point de fusion / liquide: les alliages d'aluminium fondent dans le ~ 550–650 ° C gamme (aluminium pur 660.3 ° C).
La fonte se solidifie à des températures plus élevées (~1 150–1 250 °C selon la composition) et forme du graphite ou de la cémentite en fonction de la composition et de la vitesse de refroidissement. - Conductivité thermique: les alliages d'aluminium conduisent généralement la chaleur nettement mieux que la fonte (souvent 2 à 4 fois plus élevé), ce qui affecte le refroidissement du moule, vitesse de solidification et comportement au refroidissement.
- Retrait de solidification: retrait linéaire typique des alliages d'aluminium ~1.3–1,6%; le retrait de la fonte grise est plus faible (~0.5–1,0%), bien que micro- et le macro-retrait dépend de l'épaisseur de la section et de l'alimentation.
Méthodes de coulée & utilisation typique
- Casting aluminium: communément produit par moulage (à haute pression), moule permanent, basse pression, et coulée de sable.
Le moulage sous pression donne une excellente finition de surface et une capacité à parois fines; poignées de moulage au sable grandes, lourd, ou des pièces complexes avec un coût d'outillage inférieur. - Fonte: typiquement coulée de sable (sable vert, coquille) et mousse perdue/coquille pour les formes complexes.
Les pièces moulées en fonte ductile sont généralement coulées au sable. La fonte tolère bien les grandes sections et les pièces moulées lourdes.
Tolérances dimensionnelles & finition de surface
- Aluminium moulé sous pression: meilleure capacité dimensionnelle des tracés coulés — tolérances typiques dans la plage de ±0,1 à 0,5 mm pour de nombreuses dimensions (ça dépend de la taille), état de surface Ra souvent 0.8–3,2 µm à l'étranger.
- Aluminium moulé permanent: tolérances ±0,25–1,0 mm, finition de surface meilleure que le moulage au sable.
- Fonte au sable: tolérances plus grossières, généralement ±0,5 à 3,0 mm selon la taille et la finition; état de surface plus rugueux, Ra souvent 6–25 µm tel que moulé sauf usiné.
- Capacité d'épaisseur de paroi: l'aluminium moulé sous pression peut produire des parois minces (<2 mm) économiquement;
la fonte nécessite généralement des sections plus épaisses pour éviter les défauts et alimenter le retrait, bien que le moulage moderne puisse réaliser des sections minces modérées pour de petites pièces.
Usinabilité et opérations secondaires
- Aluminium usine facilement à des vitesses plus élevées et des forces inférieures; la durée de vie des outils est bonne; les surépaisseurs d'usinage sont modestes pour les pièces moulées sous pression.
- Fonte usine différemment - la fonte grise est relativement facile à usiner en raison du graphite agissant comme brise-copeaux et lubrifiant;
la fonte ductile est plus dure et nécessite un outillage différent; la coupe de la fonte entraîne souvent des copeaux cassants et nécessite des qualités d'outils appropriées.
6. Résistance à la corrosion et environnements de fonctionnement
- Couler en aluminium: naturellement résistant à la corrosion grâce à un film d'oxyde stable; fonctionne bien dans l'atmosphère, environnements légèrement corrosifs et marins si l'alliage/le revêtement approprié est choisi.
Les systèmes d'anodisation et de peinture améliorent encore la durabilité et l'apparence de la surface. - Fonte: matériau ferreux sujet à la rouille (oxydation) en milieu humide; nécessite des revêtements de protection (peintures, placage), protection cathodique ou alliage pour la résistance à la corrosion.
Dans certaines applications (blocs de moteur), la fonte fonctionne de manière acceptable en raison de la protection contre l'huile et des environnements contrôlés. - Performances à haute température: fonte (particulièrement gris et ductile) conserve mieux sa résistance à des températures élevées que l’aluminium.
La résistance de l’aluminium diminue rapidement à mesure que la température augmente au-dessus de ~150-200 °C, limiter son utilisation dans les composants de moteurs chauds ou exposés aux gaz d'échappement, à moins que des alliages spéciaux ou un refroidissement ne soient utilisés.
7. Avantages de la fonte d'aluminium par rapport à la fonte
Avantages de la fonte d'aluminium
- Gain de poids: ~ 62,5 % plus léger pour un volume équivalent que la fonte – essentiel dans le transport pour l'économie de carburant.
- Haute conductivité thermique: meilleure dissipation de chaleur (utile pour les échangeurs de chaleur, culasses dans l'automobile après une conception appropriée).
- Bonne résistance à la corrosion à l'étranger; anodisable en option pour une protection et une esthétique améliorées.
- Capacité à parois fines et à fonctionnalités fines complexes (en particulier le casting de moule) — permet de regrouper les pièces et de réaliser des économies en amont.
- Recyclabilité favorable et coûts d'expédition liés à la masse réduits.
Avantages de la fonte
- Rigidité et amortissement plus élevés: bon pour les structures nécessitant de la rigidité et un contrôle des vibrations (bases de machines-outils, boîtiers de pompage).
- Résistance à l’usure et propriétés tribologiques supérieures: les fers perlitiques et blancs excellent dans les environnements abrasifs/usants.
- Résistance à la compression et stabilité thermique supérieures à des températures élevées — utilisé pour les blocs moteurs lourds, revêtements de cylindre, et disques de frein.
- Coût des matières premières généralement inférieur par kg et comportement de coulée robuste pour les très grandes sections.
8. Limites de la fonte d'aluminium par rapport à la fonte
Limites de la fonte d'aluminium
- Rigidité inférieure: nécessite des sections transversales ou des nervures plus grandes pour obtenir une rigidité équivalente – peut réduire certains avantages en termes de poids.
- Résistance inférieure à haute température: l'aluminium perd sa limite d'élasticité à des températures élevées plus rapidement que le fer.
- Moins de résistance à l'usure: l'aluminium moulé ordinaire est plus doux; nécessite des traitements de surface (anoder dur, revêtements) pour surfaces critiques à l'usure.
- Porosité et défauts liés aux gaz: l'aluminium est sujet à la porosité des gaz et aux défauts de retrait si les pratiques de fusion et de coulée ne sont pas contrôlées.
Limites de la fonte
- Lourd: une densité plus élevée augmente la masse de la pièce – négative pour les applications sensibles au poids.
- Comportement en traction fragile: la fonte grise présente une faible ductilité à la traction et est sujette à une rupture fragile sous l'impact; la conception doit tenir compte de la sensibilité aux encoches.
- Se corrode s'il n'est pas protégé: nécessite des revêtements ou une gestion de la corrosion.
- Conductivité thermique inférieure que Al (dissipation thermique plus lente); peut nécessiter des ajustements de conception de refroidissement.
9. Fonte d'aluminium ou fonte: Comparaison des différences
| Attribut | Couler en aluminium (Par exemple, A356-T6, A380) | Fonte (gris, Duc) | Implication pratique |
| Densité | ~2,6–2,8 g·cm⁻³ | ~6,8–7,3 g·cm⁻³ | L'aluminium est environ 60 à 63 % plus léger : un avantage considérable pour les conceptions sensibles au poids. |
| Module élastique (E) | ≈ 69-72 GPa | ≈ 100-170 GPa | Le fer est 1,5 à 2,5 fois plus rigide; l'aluminium a besoin de plus de matériau/nervures pour correspondre à la rigidité. |
| Résistance à la traction (typique) | A356-T6: ~200-320 MPa; A380: ~160-280 MPa | Gris: ~150-300 MPa; Duc: ~350-700 MPa | La fonte ductile surpasse l'Al en termes de résistance et de ductilité; certains alliages d'aluminium s'approchent des résistances du fer bas de gamme. |
| Limite d'élasticité | ~150-260 MPa (A356-T6) | Gris: pas de rendement clair; Duc: ~200-300 MPa | Utiliser de la fonte ductile lorsqu'un comportement d'élasticité distinct et une résistance statique plus élevée sont nécessaires. |
| Élongation (ductilité) | ~5 à 12 % (A356-T6) ou 1 à 6 % (moulé sous pression) | Gris: <1–3%; Duc: ~10 à 20 % | La fonte ductile et l'Al traité thermiquement offrent une bonne ductilité; la fonte grise est fragile à la tension. |
| Dureté / porter | HB ≈ 60-130 (dépendant de l'alliage) | HB ≈ 140-260 (gris); >300 (blanc/perlitique) | Fer, en particulier les qualités perlitiques/blanches, idéal pour l'usure abrasive. L'aluminium nécessite des revêtements/inserts pour l'usure. |
| Conductivité thermique | ~80–180 W·m⁻¹·K⁻¹ (dépendant de l'alliage) | ~30–60 W·m⁻¹·K⁻¹ | Aluminium préféré pour les pièces de dissipation thermique (chauffer, logements). |
| Stabilité thermique / résistance élevée | La résistance chute rapidement au-dessus de ~150-200 °C | Meilleure rétention de la résistance à haute température | Utilisez du fer pour supporter des charges à température élevée. |
| Amortissement / vibration | Modéré | Excellent (en particulier le fer gris) | Fer préféré pour les bâtis de machines, bases et composants où l'amortissement des vibrations est important. |
| Coulée / capacité à paroi mince | Excellent (moulage; murs fins <2 mm possible) | Limité – meilleur pour les sections plus épaisses | L'aluminium permet de consolider, pièces légères à parois minces; mieux repasser pour les sections lourdes. |
Finition de surface & tolérances (à l'étranger) |
Moulé sous pression: belle finition, tolérances serrées | Moulage au sable: plus rude, tolérances plus larges | Le moulage sous pression abaisse le post-usinage; la fonte au sable nécessite souvent plus d'usinage. |
| Machinabilité | Facile, taux de suppression élevés; faible usure des outils | La fonte grise fonctionne bien (le graphite facilite la formation de copeaux); fonte ductile plus dure pour les outils | L'aluminium réduit les temps de cycle d'usinage; le fer peut nécessiter un outillage plus résistant, mais les fers gris coupent proprement. |
| Résistance à la corrosion | Bien (oxyde protecteur); encore amélioré par anodisation/revêtements | Mauvais dans les environnements humides/chlorés sans protection | L'aluminium a souvent besoin de moins de protection contre la corrosion; le fer doit être peint/plaqué ou allié. |
| Recyclabalité | Excellent; énergie de refusion inférieure par kg à celle du primaire | Excellent; hautement recyclable | Les deux ont une forte valeur de rebut; économies d'énergie en aluminium par kg de gros par rapport à la production primaire. |
| Considérations de coûts typiques | Un $/kg plus élevé mais une masse plus faible peuvent réduire le coût du système; outillage de moulage sous pression haut | Baisse du $/kg; outillage de moulage au sable bas pour faibles volumes | Sélectionner en fonction de la masse de la pièce, volume et finition requise. |
| Applications typiques | Logements automobiles, chauffer, pièces structurelles légères | Blocs de moteur, bases de machines, porter des pièces, boîtiers lourds | Adaptez le matériau aux priorités fonctionnelles : poids par rapport à la rigidité/usure. |
Conseils de sélection (règles empiriques pratiques)
- Choisissez la fonte d'aluminium lorsque: réduction de masse, dissipation thermique, la résistance à la corrosion et la consolidation des caractéristiques des parois minces sont les principaux facteurs déterminants (Par exemple, composants de carrosserie automobile, chauffer, boîtiers légers).
Utiliser du moulage sous pression en aluminium pour les volumes élevés et les parois minces, pièces riches en fonctionnalités; utiliser l'A356-T6 lorsque des performances structurelles et un traitement post-thermique plus élevés sont requis. - Choisissez la fonte lorsque: rigidité, amortissement, la résistance à l’usure ou les températures de service élevées sont primordiales (Par exemple, bases de machines-outils, composants de freinage, boîtiers robustes, revêtements d'usure abrasifs).
Sélectionnez la fonte ductile pour les pièces structurelles qui nécessitent de la ténacité et une certaine ductilité en traction..
Utiliser de la fonte grise pour l'amortissement et l'usinabilité (pour les opérations d'usinage lourdes) sont importants et la ductilité en traction est moins critique. - En cas de doute, évaluer les compromis au niveau du système: une pièce en fer plus lourde peut être moins chère par kg mais augmenter les coûts en aval (consommation de carburant, manutention, installation);
inversement, l'aluminium peut réduire la masse du système, mais peut nécessiter des sections ou des inserts plus grands pour atteindre les objectifs de rigidité/durée de vie à l'usure : calculez une masse au niveau de la pièce, comparaison de rigidité et de coût.
10. Conclusion
La fonte d'aluminium et la fonte sont des matériaux complémentaires, chacun excellant dans des scénarios où leurs propriétés uniques s'alignent sur les exigences de l'application.
Les pièces moulées en aluminium dominent le poids léger, secteurs à haute efficacité (véhicules électriques automobiles, aérospatial, électronique grand public) grâce à son rapport résistance/poids, conductivité thermique, et coulabilité complexe. </portée>
La fonte reste irremplaçable en poids lourd, applications sensibles aux coûts (machines-outils, tuyaux de construction, moteurs traditionnels) en raison de sa résistance à l'usure, amortissement des vibrations, et à faible coût.</portée>
FAQ
Dans quelle mesure une pièce en fonte d'aluminium est-elle plus légère qu'une pièce en fonte de même volume ??
Densités typiques: aluminium ~2,7 g/cm³ vs fonte ~7,2 g/cm³. Pour un volume de composants égal, L'aluminium est à propos 62.5% plus léger (C'est-à-dire, masse d'aluminium dans le même volume = 37.5% de masse de fonte).
L’aluminium peut-il remplacer la fonte dans les blocs moteurs?
L'aluminium est largement utilisé pour les blocs moteurs et les culasses modernes afin de gagner du poids..
Le remplacement du fer nécessite une conception soignée pour la rigidité, extension thermique, stratégies de chemise de cylindre (Par exemple, doublures coulées, manches en fer) et attention à la fatigue et à l'usure.
Pour les applications à charge élevée ou à haute température, la fonte ou les alliages/conceptions d'aluminium spéciaux peuvent être préférés.
Ce qui est moins cher: fonte d'aluminium ou fonte?
Sur un par kilogramme base, le fer a tendance à être moins cher; sur un par pièce base, la réponse dépend du volume, outillage (les matrices de moulage sous pression sont chères), temps d'usinage, et les coûts du système basés sur le poids (Par exemple, consommation de carburant dans les véhicules).
Pour les volumes élevés, l'aluminium moulé sous pression peut être économique malgré le coût plus élevé des matériaux.
Quel matériau résiste le mieux à l’usure?
Fonte (fer particulièrement perlitique ou blanc) présente généralement une résistance à l’usure supérieure à celle de l’aluminium tel que moulé.
L'aluminium peut être traité en surface ou revêtu pour les applications d'usure, mais correspond rarement au fer trempé sans processus supplémentaires.
La fonte d'aluminium rouille-t-elle?
L'aluminium ne rouille pas comme le fer; il forme une couche d'oxyde qui le protège d'une corrosion ultérieure. Sous certaines conditions (exposition au chlorure, couplage galvanique) l'aluminium peut se corroder et nécessiter des revêtements ou une protection cathodique.
