Duralumin - Duralumin

Croisillon en Duralumin endommagé par le feu du dirigeable Zeppelin Hindenburg (DLZ129) récupéré de son site de crash à Lakehurst Naval Air Station , NJ le 6 mai 1937
Corrosion du duralumin

Duralumin (également appelé duraluminum , duraluminium , duralum , dural(l)ium , ou dural - un portemanteau de dura ble et d'un lumin ium) est un nom commercial pour l'un des premiers types d' alliages d'aluminium durcissables par vieillissement . Son utilisation comme nom commercial est obsolète, et aujourd'hui, le terme se réfère principalement aux alliages aluminium-cuivre, désignés comme la série 2000 par l'International Alloy Designation System (IADS), comme les alliages 2014 et 2024 utilisés dans la fabrication de cellules.

Éléments d'alliage

Outre l' aluminium , les principaux matériaux du duralumin sont le cuivre , le manganèse et le magnésium . Par exemple, Duraluminium 2024 se compose de 91-95% d'aluminium, 3,8-4,9% de cuivre, 1,2-1,8% de magnésium, 0,3-0,9% de manganèse, <0,5% de fer, <0,5% de silicium, <0,25% de zinc, <0,15% de titane , < 0,10 % de chrome et pas plus de 0,15 % d'autres éléments ensemble.

Histoire

Duralumin a été développé par le métallurgiste allemand Alfred Wilm chez Dürener Metallwerke AG . En 1903, Wilm découvrit qu'après trempe , un alliage d'aluminium contenant 4 % de cuivre durcirait lentement lorsqu'il était laissé à température ambiante pendant plusieurs jours. D'autres améliorations ont conduit à l'introduction du duralumin en 1909. Le nom est principalement utilisé dans la science populaire pour décrire le système d'alliage Al-Cu, ou série "2000", tel que désigné par l'International Alloy Designation System (IADS) créé à l'origine en 1970 par l' Association de l' aluminium .

Applications aéronautiques

Échantillon de duralumin de l' USS Akron (ZRS-4)
Le premier avion de série à faire un usage intensif du duralumin, le sesquiplan blindé Junkers JI de la Première Guerre mondiale.

Duralumin, sa composition et son traitement thermique, a été ouvertement publié dans la littérature scientifique allemande avant la Première Guerre mondiale. Malgré cela, il n'a été adopté au-delà de l'Allemagne qu'après la Première Guerre mondiale. comme Flight , pourrait encore mal identifier son composant d'alliage clé comme étant du magnésium plutôt que du cuivre. Au Royaume-Uni, son utilisation n'a suscité que peu d'intérêt jusqu'après la guerre.

La première tentative connue d'utiliser du duralumin pour une structure d'avion plus lourde que l'air a eu lieu en 1916, lorsque Hugo Junkers a introduit son utilisation pour la première fois dans la création de la cellule du Junkers J 3, un « démonstrateur technologique » monoplan monomoteur qui a marqué le premier l'utilisation de la peau ondulée en duralumin de la marque Junkers. Seules les ailes couvertes et la charpente tubulaire du fuselage du J 3 ont été achevées, avant que le projet ne soit abandonné. Le sesquiplan blindé Junkers JI , un peu plus récent , uniquement désigné par IdFlieg , connu par l'usine sous le nom de Junkers J 4, avait ses ailes entièrement métalliques et son stabilisateur horizontal fabriqués de la même manière que les ailes du J 3, ainsi que les ailes expérimentales et conception de chasseur monoplace tout en duralumin Junkers J 7 , qui a conduit au chasseur monoplan à aile basse Junkers DI , introduisant la technologie structurelle d'avion tout en duralumin dans l'aviation militaire allemande en 1918.

Sa première utilisation dans des cellules aérostatiques fut dans des cadres de dirigeables rigides incluant éventuellement tous ceux de l'ère des "Great Airship" des années 1920 et 1930 : les Britanniques construisirent le R-100, les passagers allemands Zeppelins LZ 127 Graf Zeppelin , LZ 129 Hindenburg , LZ 130 Graf Zeppelin II , et les dirigeables de l' US Navy USS Los Angeles (ZR-3, ex-LZ 126) , USS Akron (ZRS-4) et USS Macon (ZRS-5) .

Applications vélo

Duralumin a été utilisé pour fabriquer des composants et des cadres de bicyclettes des années 1930 aux années 1990. Plusieurs entreprises de Saint-Étienne, en France, se sont distinguées par leur adoption précoce et innovante du duralumin : en 1932, Verot et Perrin ont développé les premiers bras de manivelle en alliage léger ; en 1934, Haubtmann sort un pédalier complet ; à partir de 1935, les roues libres, les dérailleurs , les pédales, les freins et les guidons Duralumin sont fabriqués par plusieurs entreprises.

Des jeux de cadres complets ont rapidement suivi, y compris ceux fabriqués par : Mercier (et Aviac et d'autres licenciés) avec leur célèbre famille de modèles Meca Dural, les frères Pelissier et leurs modèles La Perle dignes de la course, et Nicolas Barra et son exquis milieu du vingtième siècle " Créations "Barralumin". D'autres noms qui reviennent ici incluent également : Pierre Caminade, avec ses belles créations Caminargent et leurs tubes octogonaux exotiques, et aussi Gnome et Rhône , avec son profond héritage en tant que fabricant de moteurs d'avion qui s'est également diversifié dans les motos, les vélomoteurs et les vélos après la guerre mondiale. Deux.

Mitsubishi Heavy Industries , qui a été interdit de produire des avions pendant l'occupation américaine du Japon, a fabriqué le vélo "cross" à partir de surplus de duralumin de guerre en 1946. La "croix" a été conçue par Kiro Honjo , un ancien concepteur d'avions responsable du Mitsubishi G4M. .

L'utilisation du duralumin dans la fabrication de vélos s'est estompée dans les années 1970 et 1980. Vitus (société de vélos) a néanmoins sorti le vénérable jeu de cadres "979" en 1979, un modèle "Duralinox" qui est devenu un classique instantané parmi les cyclistes. Le Vitus 979 a été le premier cadre en aluminium de production dont les tubes à paroi mince 5083/5086 ont été ajustés par glissement puis collés ensemble à l'aide d'un époxy activé par la chaleur. Le résultat était un cadre extrêmement léger mais très résistant. La production du Vitus 979 s'est poursuivie jusqu'en 1992.

Protection contre la corrosion

Bien que l'ajout de cuivre améliore la résistance, il rend également ces alliages sensibles à la corrosion . Pour les produits en feuille, la résistance à la corrosion peut être considérablement améliorée par le collage métallurgique d'une couche de surface en aluminium de haute pureté. Ces feuilles sont appelées alclad et sont couramment utilisées par l'industrie aéronautique.

Applications

L'aluminium allié au cuivre (alliages Al-Cu), qui peut être durci par précipitation, est désigné par le système international de désignation des alliages comme la série 2000. Les utilisations typiques des alliages corroyés Al-Cu comprennent :

  • 2011 : Fil, tige et barre pour produits de machines à vis . Applications où une bonne usinabilité et une bonne résistance sont requises.
  • 2014 : pièces forgées , plaques et extrusions à usage intensif pour les raccords d'avion, les roues et les principaux composants structurels, les réservoirs et la structure des boosters spatiaux, les châssis de camion et les composants de suspension. Applications nécessitant une résistance et une dureté élevées, y compris le service à des températures élevées.
  • 2017 ou Avional (France) : Environ 1% Si. Bonne usinabilité. Résistance acceptable à la corrosion dans l'air et propriétés mécaniques. Aussi appelé AU4G en France. Utilisé pour les applications aéronautiques entre les guerres en France et en Italie. A également vu une certaine utilisation dans les applications de course automobile à partir des années 1960, car il s'agit d'un alliage tolérant qui pourrait être formé à la presse avec un équipement relativement peu sophistiqué.
  • 2024 : Structures d'avions, rivets, quincaillerie, roues de camions, produits de machines à vis et autres applications structurelles.
  • 2036 : Fiche pour panneaux de carrosserie automobile
  • 2048 : Tôles et tôles en éléments de structure pour applications aérospatiales et équipements militaires

Les références