Vous vous demandez peut-être : « Pourquoi l'aluminium est-il si courant dans les voitures ? » ou « Qu'est-ce qui en fait un matériau si idéal pour les carrosseries ? » sans savoir que l'aluminium est utilisé dans la construction automobile depuis ses débuts. Dès 1889, l'aluminium était produit en grande quantité, puis coulé, laminé et formé pour la fabrication de voitures.
Les constructeurs automobiles ont saisi l'opportunité de travailler avec un matériau plus facile à façonner que l'acier. À l'époque, seules des formes d'aluminium plus pures existaient, caractérisées par une plus grande souplesse, une grande formabilité et une excellente résistance à la corrosion, qui perdure dans le temps. Ces facteurs ont conduit les constructeurs automobiles à mouler au sable et à former de vastes panneaux de carrosserie, qui étaient ensuite soudés et polis à la main.
Au milieu du XXe siècle, certains des constructeurs automobiles les plus réputés utilisaient l'aluminium dans leurs voitures, notamment Bugatti, Ferrari, BMW, Mercedes et Porsche.
Pourquoi choisir l’aluminium dans les voitures ?
Les voitures sont des machines complexes composées d'environ 30 000 pièces. La carrosserie, ou squelette du véhicule, est la partie la plus coûteuse et la plus essentielle de sa fabrication.
Elles comprennent les panneaux extérieurs qui donnent forme au véhicule, et les panneaux intérieurs qui servent de renfort. Ces panneaux sont soudés aux montants et aux longerons. La carrosserie comprend ensuite les portes avant et arrière, les longerons moteur, les passages de roues, les pare-chocs, les capots, l'habitacle, ainsi que les panneaux avant, de toit et de plancher.
La solidité structurelle est l'exigence la plus importante pour les carrosseries automobiles. Cependant, celles-ci doivent également être légères, abordables à produire, résistantes à la rouille et présenter les qualités esthétiques recherchées par les consommateurs, comme d'excellentes caractéristiques de finition de surface.
L'aluminium répond à la gamme de ces exigences pour plusieurs raisons :
Versatilité
L'aluminium est naturellement un matériau exceptionnellement polyvalent. Sa formabilité et sa résistance à la corrosion le rendent facile à travailler et à façonner.
Il est également disponible dans divers formats, comme la tôle d'aluminium, la bobine d'aluminium, la plaque d'aluminium, le tube d'aluminium, le tuyau en aluminium, le canal en aluminium, la poutre en aluminium, la barre en aluminium et l'angle en aluminium.
La polyvalence permet à l'aluminium d'être un matériau de choix pour une gamme d'applications automobiles qui peuvent nécessiter des caractéristiques différentes, qu'il s'agisse de la taille et de la forme, de la limite d'élasticité, du caractère de finition ou de la résistance à la corrosion.
Facilité de mise en œuvre
La qualité des performances et la polyvalence peuvent être améliorées grâce à divers procédés de fabrication, tels que le durcissement par cuisson, le durcissement par écrouissage et précipitation, l'étirage, le recuit, la coulée, le moulage et l'extrusion. L'amélioration des technologies de soudage continue de simplifier l'assemblage de l'aluminium et d'en améliorer la sécurité.
Léger et durable
L'aluminium présente un rapport résistance/poids élevé, ce qui le rend léger et durable. La tendance automobile en matière d'aluminium se concentre sur la réduction du poids des véhicules, un objectif majeur de l'industrie pour respecter des objectifs d'émissions plus stricts.
Une étude menée par Drive Aluminum confirme que l'aluminium dans les voitures réduit le poids du véhicule et améliore la consommation de carburant et l'autonomie des véhicules électriques (VE). La demande des consommateurs et les incitations environnementales conduisant à une augmentation de la production de VE, on peut s'attendre à ce que l'aluminium continue de progresser dans les carrosseries, afin de compenser le poids des batteries et de réduire les émissions.
Capacité d'alliage
Le fait que l’aluminium puisse être allié à une gamme d’éléments pour amplifier des qualités telles que la résistance, la conductivité électrique et la résistance à la corrosion augmente son utilisation dans la fabrication automobile.
L'aluminium est divisé en séries d'alliages, déterminées par leurs principaux éléments d'alliage. Les séries d'alliages d'aluminium 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx et 7xxx comprennent toutes des alliages utilisés dans la fabrication de carrosseries automobiles.
Liste des nuances d'aluminium utilisées dans les carrosseries automobiles
1100
La série d'aluminium 1xxx est l'aluminium le plus pur disponible. Avec une pureté de 99 %, la tôle d'aluminium 1100 est extrêmement malléable. Elle présente également une excellente résistance à la corrosion. Ce fut l'un des premiers alliages utilisés dans les véhicules et continue de l'être aujourd'hui, principalement dans les isolants thermiques.
2024
La série 2xxx d'aluminium est alliée au cuivre. Le 2024 est souvent utilisé dans la fabrication de pistons, de composants de freinage, de rotors, de cylindres, de roues et d'engrenages car il présente une résistance élevée et une excellente résistance à la fatigue.
3003, 3004, 3105
La série d'aluminium au manganèse 3xxx offre une excellente formabilité. On retrouve généralement les références 3003, 3004 et 3105.
Le 3003 présente une résistance élevée, une bonne formabilité, une bonne ouvrabilité et de bonnes aptitudes à l'emboutissage. Il est souvent utilisé pour la tuyauterie automobile, les panneaux, ainsi que pour les pièces moulées pour véhicules hybrides et électriques.
Le 3004 partage de nombreuses caractéristiques du 3003 et peut également être utilisé pour les panneaux de calandre et les radiateurs.
Le 3105 présente d'excellentes caractéristiques de résistance à la corrosion, de formabilité et de soudage. Il est utilisé dans les tôles de carrosserie, les ailes, les portières et les panneaux de plancher.
4032
La série 4xxx d'aluminium est alliée au silicium. Le 4032 sera utilisé pour les pistons, les spirales de compresseur et les composants de moteur car il démontre une excellente soudabilité et une résistance à l'abrasion.
5005, 5052, 5083, 5182, 5251
La série 5xxx est l'une des plus populaires pour les carrosseries en aluminium. Son principal élément d'alliage est le magnésium, connu pour augmenter la résistance.
Le 5005 apparaît dans les panneaux de carrosserie, les réservoirs de carburant, les plaques de direction et la tuyauterie.
L'alliage 5052 est considéré comme l'un des plus durables et est donc présent dans une multitude de composants automobiles. On le retrouve notamment dans les réservoirs de carburant, les remorques de camions, les plaques de suspension, les panneaux d'affichage, les supports, les freins à disque et à tambour, et bien d'autres pièces automobiles non critiques.
Le 5083 est excellent pour les composants automobiles complexes tels que les bases de moteur et les panneaux de carrosserie.
La référence 5182 est un élément structurel essentiel des carrosseries automobiles, des supports structurels aux portières, capots et plaques d'extrémité d'ailes avant.
Le 5251 peut être vu dans les panneaux automatiques.
6016, 6022, 6061, 6082, 6181
La série d'aluminium 6xxx est alliée au magnésium et au silicium, elle offre certaines des meilleures capacités d'extrusion et de moulage et démontre un caractère de finition de surface idéal.
Les 6016 et 6022 sont destinés aux revêtements de carrosserie, aux portes, aux coffres, aux toits, aux ailes et aux plaques extérieures où la résistance aux bosses est essentielle.
Le 6061 présente d'excellentes caractéristiques de finition de surface, une résistance à la corrosion et une grande robustesse. Il est utilisé dans les traverses, les freins, les roues, les arbres de transmission, les carrosseries de camions et d'autobus, les coussins gonflables et les réservoirs de réception.
Le 6082 offre une résistance aux chocs exceptionnelle. Il est donc utilisé pour les structures porteuses.
Le 6181 est utilisé comme panneau de carrosserie extérieur.
7003, 7046
Le 7xxx est la classe d'alliage la plus puissante et la plus résistante, alliée au zinc et au magnésium.
Le 7003 est un alliage d'extrusion utilisé principalement pour les formes soudées dans la fabrication de poutres d'impact, de glissières de siège, de renforts de pare-chocs, de cadres de moto et de jantes.
Le 7046 présente des propriétés d'extrusion creuse et une bonne soudabilité. Il est utilisé dans des applications similaires au 7003.
L'avenir de l'aluminium dans les voitures
Nous avons toutes les raisons de croire que ce que les constructeurs automobiles ont adopté à la fin du XIXe siècle est toujours d'actualité : l'aluminium est un choix exceptionnel pour les véhicules ! Depuis son introduction, les alliages et l'amélioration des techniques de fabrication n'ont fait qu'accroître son utilisation dans les voitures. Conjugué aux préoccupations mondiales en matière de développement durable et d'impact environnemental, l'aluminium devrait avoir un impact considérable dans l'industrie automobile.
Auteur : Sara Montijo
Source : https://www.kloecknermetals.com/blog/aluminum-in-cars/
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Édité par May Jiang de MAT Aluminum
Date de publication : 22 mai 2023
