Titre : Bande en alliage 6xxx et procédé de fabrication

Domaine de l'invention

L'invention concerne le domaine des bandes en alliage d'aluminium destinées à la fabrication par emboutissage de pièces de carrosserie de la caisse en blanc des véhicules automobiles.

Etat de la technique

Les alliages d'aluminium sont utilisés de manière croissante dans la construction automobile pour réduire le poids des véhicules et ainsi diminuer la consommation de carburant et les rejets de gaz à effet de serre.

Les bandes en alliage d'aluminium sont utilisées notamment pour la fabrication de nombreuses pièces de la « caisse en blanc » parmi lesquelles on distingue d'une part les pièces de peau de carrosserie (ou panneaux extérieurs de carrosserie) comme les ailes avant, toits ou pavillons, peaux de capot, de coffre ou de porte. La fabrication de ces pièces requiert une aptitude à l'emboutissage avec de fortes exigences d'aspect de surface. D'autre part, les doublures (ou panneaux intérieurs de carrosserie) ont des exigences réduites en terme d'aspect de surface mais des exigences bien plus importantes pour l'emboutissage par rapport aux pièces de de peau de carrosserie.

La thèse de Michael Langil le, soutenue à l'université de Grenoble en 2019, étudie les effets des ajouts de Mg, Si et Cu sur la formabilité. Grâce à l’utilisation de la calorimétrie et des essais de dureté, l’état de la microstructure a été révélé. L’utilisation d’essais de traction et d'essais de la sensibilité de la vitesse de déformation ont permis de déterminer les propriétés mécaniques en relation avec la microstructure. Les paramètres de propriétés mécaniques ont ensuite été inclus dans des simulations par éléments finis pour comprendre leurs effets sur la formabilité de l’alliage. Cette thèse a établi un lien entre la composition, les microstructures pour deux voies de traitement différentes, les propriétés mécaniques résultantes et leur influence sur la formabilité finale de ces alliages Al-Mg-Si-Cu.

La demande US20020005232 divulgue une bande d’alliage d’aluminium Al-Mg-Si-Cu excellente en résistance et en formabilité et présentant une résistance à la corrosion filiforme améliorée, qui est utilisée de manière appropriée pour les panneaux de carrosserie automobile. La bande d’alliage d’aluminium contient 0,25 à 0,6 % de Mg (% en masse, ci-après le même), 0,9 à 1,1 % de Si, 0,6 à 1,0 % de Cu, et au moins un élément parmi 0,20 % ou moins de Mn et 0,10 % ou moins de Cr, le reste étant constitué de Al et d’impuretés, dans laquelle le nombre de phases Q (phases Cu-Mg-Si-AI) d'une taille de 2 pm ou plus de diamètre présentes dans une matrice est de 150 par mm2 ou plus. La bande d'alliage d'aluminium est fabriquée en homogénéisant un lingot d'un alliage d'aluminium ayant la composition ci-dessus à 530°C ou plus, en refroidissant le lingot à 450°C ou moins à une vitesse de refroidissement de 30°C/heure ou moins, en laminant à chaud le lingot, en laminant à froid le produit laminé à chaud, et en soumettant le produit laminé à froid à un traitement thermique de mise en solution.

La demande US20020012605 divulgue une bande en alliage d'aluminium pour une automobile avec une composition chimique contenant 0,8 à 1,5% en masse de Si, 0,4 à 0,7% en masse de Mg et 0,5 à 0,8% en masse de Cu. La taille des grains cristallins est de 10 à 40 pm. La teneur en Cu obtenue en analysant la surface la plus externe de l'alliage d'aluminium avec un film d'oxyde selon la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) est de 1/10 à % de la teneur en Cu du cœur de la plaque d'alliage d'aluminium.

La demande JP 2011252212 divulgue un procédé de traitement de formage d'un matériau en alliage d'aluminium de la série 6000, qui peut former un produit de forme plus complexe, et après vieillissement artificiel, obtenir un produit mise en forme hautement renforcé ayant une limite d'élasticité de 250 MPa ou plus. Il est fourni le procédé pour former le traitement d'un matériau d'alliage d'aluminium de la série 6000 qui comprend, en % en masse, 0, 3-4,0% de Si, 0, 3-2,0% de Mg, 2,0% ou moins de Cu, 1,5% ou moins de Mn, 1,5% ou moins de Fe, 2,0% ou moins de Zn, 0,50% ou moins de Cr, 0,50% ou moins de Zr, 0,50% ou moins de Ti, 0,50% ou moins de V, et le reste d'aluminium avec des impuretés inévitables. Le procédé comprend les étapes consistant à : effectuer un traitement de mise en solution du matériau d'alliage d'aluminium ; mettre en forme le matériau dans une matrice après le traitement de mise en solution ; et effectuer un traitement de trempe du matériau après la mise en forme en refroidissant le matériau dans la matrice à une température de 250°C ou moins.

La demande JP2017061709 divulgue une tôle en alliage d'aluminium présentant une excellente résistance au lignage et une excellente aptitude à sertissage.

SOLUTION : une tôle d'alliage d'aluminium composée d'un alliage d'aluminium contenant du Mg et du Si et excellente en termes de résistance au lignage et au sertissage, présente un diamètre de particule de cristal d'une surface L-LT au niveau d'une zone de voisinage central avec une profondeur de 1/2 de l'épaisseur totale de la tôle dans une direction d'épaisseur de la tôle depuis une surface de la tôle de 45 à 100 pm, un diamètre de particule de cristal d'une surface L-ST dans une tôle entière de 80 pm ou moins et un pourcentage de zone de direction du cube dans une orientation du cristal mesurée sur la surface L-LT d'une surface de la tôle de 10 % ou plus. La présente invention fournit également un procédé de fabrication de la tôle en alliage d'aluminium.

Les doublures, ou panneaux intérieurs, de porte sont souvent réalisées avec des bandes en alliage AA5182 à l'état O car ce matériau a d'excellente propriétés en emboutissage et ces pièces ont peu d'exigence en état de surface. La peau des portes, si elle est en aluminium, est toujours faite en alliages de la série AA6xxx grâce à leur excellente propriété d'aspect de surface. Compte tenu de la différence de composition de ces alliages d'aluminium, le recyclage des portes des véhicules hors d'usage est malaisé. Il y a donc un besoin pour réaliser des doublures de porte en alliage en alliage AA6xxx ayant une aptitude à l'emboutissage comparable à celle de l'AA5182 à l'état O. Les alliages de la série 6xxx ont en général une limite d'élasticité plus élevée que celui du 5182 O. Remplacer le 5182 O par un alliage de la série 6xxxx peut permettre de diminuer la masse du véhicule et donc la consommation du véhicule.

Problème posé

Le problème à résoudre est de développer une bande en alliage de la série 6xxx avec une formabilité à l'emboutissage améliorée par rapport aux alliages traditionnels utilisés pour les peaux des portes tels que les alliages AA6016, AA6005, AA6022. La hauteur limite du dôme (Limiting Dome Height : LDH) caractérise l'aptitude à la déformation pendant un emboutissage. Le LDH de l'alliage 6005 à l'état T4 est typiquement de 25mm.

L'invention vise à obtenir un excellent compromis entre l'ensemble des propriétés recherchées :

• La formabilité de la bande qui est appréciée à l'état T4 après maturation, la maturation correspondant à la durée de transport et de stockage entre la trempe de la bande et son emboutissage sous forme de pièce. La formabilité est caractérisée avec le test de LDH et la limite d'élasticité. L'objectif est d'obtenir un LDH pour une bande de 1,2mm comparable à celui d'une bande de 1,2mm en 5182 état O, soit 28,0mm. Il est également nécessaire de contrôler la limite d'élasticité pour assurer l'obtention de la forme pendant l'emboutissage avec un effort raisonnable.

• Les propriétés nécessaires à l'utilisation de la pièce sur un véhicule automobile qui sont appréciées sur la pièce finie, donc après emboutissage de la bande, peinture et cuisson des peintures. La cuisson des peintures est également connue de l'homme du métier comme « bake hardening » car il permet en même temps le durcissement, par revenu, de la bande emboutie pour obtenir les propriétés nécessaires à l'utilisation de la pièce sur un véhicule automobile. L'aptitude à l'utilisation sur un véhicule automobile est caractérisée ici par la limite d'élasticité de la bande après une déformation de 2% et un traitement thermique de 185°C pendant 20 minutes, représentatif du traitement thermique de cuisson des peintures. Industriellement, la cuisson des peintures peut durer de 10 à 30 minutes à une température entre 170 et 195°C.

• La corrosion qui est appréciée sur la tôle après la maturation. La corrosion est caractérisée par un test de corrosion inter granulaire de la bande un traitement thermique de 185°C pendant 20 minutes.

Objet de l'invention

Un objet de l'invention est une bande en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, :

Si : 1,00 - 1,50,

Fe : <= 0,30,

Mn <= 0,30,

Mg : 0,20 - 0,44,

Cu : 0,80-1,50 ,

Ti: 0,03 - 0,15,

Cr: <= 0,10,

Zn: <=0,10, autres éléments: chaque <=0,05, ensemble <= 0,15, reste : AL

Un autre objet de l'invention est une méthode de fabrication d'une bande laminée en alliage d'aluminium selon l'invention comprenant les étapes de : a. Coulée d'une plaque, préférentiellement par coulée verticale semi continue, en alliage selon l'invention, b. Homogénéisation de la plaque à une température d'homogénéisation préférentiellement comprise de 500°C à 600 °C, c. Transfert de la plaque ainsi homogénéisée directement au laminoir à chaud, optionnellement après un refroidissement forcé, d. Laminage à chaud de la plaque avec une température de début de laminage à chaud au minimum 350°C et au maximum 550°C et une température de fin de laminage à chaud au minimum de 250°C et au maximum de 450°C, pour obtenir une bande à l'épaisseur finale de laminage à chaud entre 2,4mm et 10 mm, e. Optionnellement laminage à froid, f. Mise en solution et trempe g. Pré revenu, h. Maturation.

Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'une pièce de voiture automobile comprenant les étapes successives : a. Fabrication de la bande selon l'invention, b. Mise en forme de la bande, c. Assemblage en une pièce de voiture automobile, préférentiellement une porte de véhicule automobile, avec au moins un autre composant, préférentiellement en alliage 6xxx, préférentiellement un alliage AA6016 ou AA6005 ou AA6022, cet autre composant étant préférentiellement fabriqué à partir d'une tôle, préférentiellement par emboutissage, d. Traitement thermique, préférablement par cuisson des peintures.

Un autre objet de l'invention est une pièce de véhicule automobile, en particulier une porte de véhicule automobile, obtenue par le procédé selon l'invention.

Description des figures

[Fig. 1] : Cette figure montre une doublure de porte de véhicule automobile. Elle montre en particulier la profondeur de l'emboutissage réalisé.

[Fig. 2] : Cette figure représente l'outil pour mesure le LDH d'une bande.

[Fig. 3] : Cette figure montre les résultats d'un essai de corrosion inter granulaire.

[Fig. 4] : Ce graphique montre la valeur du LDH en fonction de la teneur en Cu

[Fig. 5] : Ce graphique montre la valeur du LDH en fonction de la limite d'élasticité à l'état T4 de la bande.

[Fig. 6] : Ce graphique montre la limite d'élasticité avec 2% d'allongement puis recuit des peintures en fonction de la limite d'élasticité à l'état T4 de la bande.

[Fig. 7] : Ce graphique montre la maturation de la bande.

[Fig. 8] : Ce graphique montre les bandes avec un LDH supérieur ou inférieur à 28mm dans un graphique de la teneur de Cu en fonction de la teneur en Fe, Mn et Cr.

Description de l'invention

Tous les alliages d’aluminium dont il est question ci-après sont désignés, sauf mention contraire, selon les règles et désignations définies par l'«Aluminum Association » dans les « Registration Record Series » qu’elle publie régulièrement. Sauf mention contraire, les compositions sont exprimées en % en poids. L'expression 1.4 Cu signifie que la teneur en cuivre exprimée en % en poids est de 1.4%.

Les états métallurgiques dont il est question sont désignés selon la norme européenne EN-515. Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la résistance à la rupture Rm, la limite d'élasticité conventionnelle à 0.2% d'allongement Rp0.2, l'allongement à striction Ag% et l'allongement à la rupture A%, sont déterminées par un essai de traction selon la norme NF EN ISO 6892-1, le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN 485-1.

Le coefficient d'écrouissage n est évalué selon la norme EN ISO 10275.

Le module d'élasticité est mesuré selon la norme ASTM 1876.

Le coefficient d'anisotropie de Lankford est mesuré selon la norme EN ISO 10113.

Les angles de pliage, appelés alpha norm, sont déterminés par essai de pliage 3-points selon la norme NF EN ISO 7438 et les procédures VDA 238-100 et VDA 239-200 version 2017.

Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN 12258 s'appliquent

Le paramètre LDH est largement utilisé pour l'évaluation de l'aptitude à l'emboutissage des bandes. Il a fait l'objet de nombreuses publications, notamment celle de R. Thompson, «The LDH test to evaluate sheet metal formability - Final Report of the LDH Committee of the North American Deep Drawing Research Group», SAE conference, Detroit, 1993, SAE Paper n°930815. Il s'agit d'un essai d'emboutissage d'un flan bloqué en périphérie par un jonc. La pression serre- flan est ajustée pour éviter un glissement dans le jonc. Le flan, de dimensions 120 mm x 160 mm, est sollicité dans un mode proche de la déformation plane. Le poinçon utilisé est hémisphérique. La figure 2 précise les dimensions des outils utilisés pour réaliser ce test. La lubrification entre le poinçon et la bande est assurée par de la graisse graphitée. La vitesse de descente du poinçon est de 50 mm/min. La valeur dite LDH est la valeur du déplacement du poinçon à rupture, soit la profondeur limite de l'emboutissage. Elle correspond en fait à la moyenne de trois essais, donnant un intervalle de confiance à 95 % sur la mesure de 0.2 mm.

La norme pour la mesure de la corrosion inter granulaire est l'ASTM- G110.

La température ambiante est toute température compatible avec le travail des humains de 5 à 35°C.

La bande selon l'invention est en alliage d'aluminium constitué des éléments suivants :

Si : Le silicium est, avec le magnésium, le premier élément d’alliage des systèmes aluminium- magnésium-silicium (famille AA6xxx) pour former les composés intermétalliques Mg2Si ou MgsSig qui contribuent au durcissement structural de ces alliages. Le Si est en excès par rapport au Mg, la teneur en Si étant au moins 0,50% supérieure à celle du Mg. Le but de cet excès est d'obtenir une bonne ductilité nécessaire pour la mise en forme de la bande. Le durcissement obtenu par les précipités Mg2Si ou MgsSig n'est pas suffisant pour obtenir les propriétés mécaniques et l'ajout de Cu est nécessaire comme expliqué dans le paragraphe correspondant. La teneur en Si est au minimum de 1,00% et au maximum 1,50%, ou 1,40% ou 1,35% ou 1,30% ou 1,25% ou 1,20% ou 1,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Si est au minimum 1,10% et au maximum et au maximum 1,50%, ou 1,40% ou 1,35% ou 1,30% ou 1,25% ou 1,20%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Si est au minimum 1,20% et au maximum 1,50%, ou 1,40% ou 1,35% ou 1,30% ou 1,25% ; ce mode de réalisation et notamment le domaine Si : 1,20 - 1,30% est un mode préféré. Dans encore un autre mode de réalisation, la teneur en Si est au minimum 1,25% et au maximum et au maximum 1,50%, ou 1,40% ou 1,35% ou 1,30%. Dans encore un autre mode de réalisation, la teneur en Si est au minimum 1,30% et au maximum et au maximum 1,50%, ou 1,40% ou 1,35%. Dans un encore autre mode de réalisation, la teneur en Si est au minimum 1,35% et au maximum et au maximum 1,50%, ou 1,40%. Dans encore un autre mode de réalisation, la teneur en Si est au minimum 1,40% et au maximum et au maximum 1,50%.

Fe : Le fer est généralement considéré comme une impureté indésirable ainsi la teneur maximale en fer est de 0,30 %. La présence de composés intermétalliques contenant du fer est en général associée à une diminution de la formabilité locale La diminution de la teneur en Fe permet d'améliorer la formabilité mesurée avec le LDH. Cependant les alliages très purs en Fe sont coûteux. Un compromis avantageux est une teneur en Fe inférieure ou égale à 0,30% et supérieure ou égale à 0,05%. Dans un mode de réalisation la teneur en Fe est inférieure à 0,25% et la teneur minimum en Fe est de 0,05% ou 0,10% ou 0,15% ou 0,20%, le domaine 0,10 - 0,25 étant particulièrement avantageux. Dans un autre mode de réalisation la teneur en Fe est inférieure à 0,20% et la teneur minimum en Fe est de 0,05% ou 0,10% ou 0,15%. Dans encore un autre mode de réalisation la teneur en Fe est inférieure à 0,15% et la teneur minimum en Fe est de 0,05% ou 0,10%.

Mn : Le manganèse a un effet similaire au fer par sa contribution aux précipités intermétalliques communs. La diminution de la teneur en Mn permet d'améliorer la formabilité mesurée avec le LDH. La teneur en Mn est au maximum 0,30% et au minimum 0%, ou 0,05%, ou 0,10%, ou 0,15%, ou 0,20%, ou 0,25%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Mn est au maximum 0,25% et au minimum 0%, 0,05%, 0,10%, 0,15% ou 0,20%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Mn est au maximum 0,20% et au minimum 0%, 0,05%, 0,10%, ou 0,15%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Mn est au maximum 0,15% et au minimum 0%, 0,05%, ou 0,10%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Mn est au maximum 0,10% et au minimum 0%, 0,05%. Mg : Généralement, le niveau de caractéristiques mécaniques des alliages de la famille des AA6xxx augmente avec la teneur en magnésium. Combiné au silicium pour former les composés intermétalliques Mg2Si ou MgsSig, le magnésium contribue à l'accroissement des propriétés mécaniques. Cependant, la teneur en Mg doit être limité car il augmente trop la limite d'élasticité à l'état T4, ce qui augmente l'effort d'emboutissage et rend plus difficile cette opération. La teneur en Mg peut être combinée avec celle du Cu pour obtenir le bon compromis de propriété tant à l'état T4, comme la limite d'élasticité ou le LDH, qu'à l'état d'usage comme la limite d'élasticité après 2% d'allongement puis traitement des peintures. La teneur en Mg est au minimum 0.20% et au maximum 0,44% ou 0,42% ou 0,40% ou 0,38% ou 0,36% ou 0,34% ou 0,32% ou 0,30% ou 0,25%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum 0.25% et au maximum 0,44% ou 0,42% ou 0,40% ou 0,38% ou 0,36% ou 0,35% ou 0,34% ou 0,32% ou 0,30%, le domaine 0,25 - 0,35% étant particulièrement avantageux. Dans encore un autre mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum 0.30% et au maximum 0,44% ou 0,42% ou 0,40% ou 0,38% ou 0,36% ou 0,34% ou 0,32%. Dans un encore autre mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum 0.32% et au maximum 0,44% ou 0,42% ou 0,40% ou 0,38% ou 0,36% ou 0,34%. Dans encore un autre mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum 0.34% et au maximum 0,44% ou 0,42% ou 0,40% ou 0,38% ou 0,36%. Dans encore un autre mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum 0.36% et au maximum 0,44% ou 0,42% ou 0,40% ou 0,38%. Dans encore un autre mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum 0.36% et au maximum 0,44% ou 0,42% ou 0,40% ou 0,38%. Dans encore un autre mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum 0.38% et au maximum 0,44% ou 0,42% ou 0,40%. Dans encore un autre mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum 0.40% et au maximum 0,44% ou 0,42%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum 0.42% et au maximum 0,44%.

Cu : Dans les alliages de la famille des AA6000, le cuivre est un élément participant à la précipitation durcissante mais il est connu pour dégrader la résistance à la corrosion. Comme expliqué précédemment, il est nécessaire d'ajouter du Cu pour durcir la bande. De façon surprenante, l'ajout de Cuivre permet d'augmenter la formabilité de la bande caractérisée en LDH. En effet, l'homme du métier s'attend à ce qu'usuellement le durcissement provoque une diminution de l'allongement et de l'aptitude à l'emboutissage. La teneur de cuivre est au maximum de 1,50% et au minimum de 0.80% ou 0.85% ou 0.90% ou 0.95% ou 1,00% ou 1,10% ou 1,20% ou 1.30% ou 1.40%. Dans un mode de réalisation, la teneur de cuivre est au maximum de 1,40% et au minimum de 0.80% ou 0.85% ou 0.90% ou 0.95% ou 1,00% ou 1,10% ou 1,20% ou 1.30%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur de cuivre est au maximum de 1,30% et au minimum de 0.80% ou 0.85% ou 0.90% ou 0.95% ou 1,00% ou 1,10% ou 1,20%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur de cuivre est au maximum de 1,20% et au minimum de 0.80% ou 0.85% ou 0.90% ou 0.95% ou 1,00% ou 1,10%. Dans un autre un mode de réalisation, la teneur de cuivre est au maximum de 1,10% et au minimum de 0.80% ou 0.85% ou 0.90% ou 0.95% ou 1,00%. Dans un autre un mode de réalisation, la teneur de cuivre est au maximum de 1,00% et au minimum de 0.80% ou 0.85% ou 0.90% ou 0.95%. Dans un autre un mode de réalisation, la teneur de cuivre est au maximum de 0,95% et au minimum de 0.80% ou 0.85% ou 0.90%. Dans un autre un mode de réalisation, la teneur de cuivre est au maximum de 0,90% et au minimum de 0.80% ou 0.85%, la plage 0,80 - 0,90% est particulièrement préférée. Dans un autre un mode de réalisation, la teneur de cuivre est au maximum de 0,85% et au minimum de 0.80%.

Ti : Cet élément peut favoriser un durcissement par solution solide conduisant au niveau de caractéristiques mécaniques requis et cet élément a de plus un effet favorable sur la ductilité en service et la résistance à la corrosion. Afin de compenser la présence de Cu dans l'alliage de la bande, un teneur minimum de Ti de 0,03% est nécessaire pour assurer la résistance à la corrosion en limitant la profondeur de piqûres en corrosion inter granulaire à 150pm pour la bande selon l'invention après 20 minutes à 185°C. Par contre, une teneur maximum de 0,15% pourTi est requise pour éviter les conditions de formation des phases primaires lors de la coulée verticale, qui ont un effet néfaste sur l'ensemble des propriétés revendiquées. Dans un mode de réalisation, la teneur minimum en Ti est de 0,04% et la teneur maximum est de 0,15%, ou 0,14% ou 0,13% ou 0,12% ou 0,11% ou 0,10% ou 0,09% ou 0,08% ou 0,07% ou 0,06% ou 0,05%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Ti est de 0,05% et la teneur maximum est de 0,15%, ou 0,14% ou 0,13% ou 0,12% ou 0,11% ou 0,10% ou 0,09% ou 0,08% ou 0,07% ou 0,06%, la plage Ti 0,05 - 0,15 est particulièrement avantageuse. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Ti est de 0,06% et la teneur maximum est de 0,15%, ou 0,14% ou 0,13% ou 0,12% ou 0,11% ou 0,10% ou 0,09% ou 0,08% ou 0,07%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Ti est de 0,07% et la teneur maximum est de 0,15%, ou 0,14% ou 0,13% ou 0,12% ou 0,11% ou 0,10% ou 0,09% ou 0,08%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Ti est de 0,08% et la teneur maximum est de 0,15%, ou 0,14% ou 0,13% ou 0,12% ou 0,11% ou 0,10% ou 0,09%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Ti est de 0,09% et la teneur maximum est de 0,15%, ou 0,14% ou 0,13% ou 0,12% ou 0,11% ou 0,10%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Ti est de 0,10% et la teneur maximum est de 0,15%, ou 0,14% ou 0,13% ou 0,12% ou 0,11%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Ti est de 0,11% et la teneur maximum est de 0,15%, ou 0,14% ou 0,13% ou 0,12%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Ti est de 0,12% et la teneur maximum est de 0,15%, ou 0,14% ou 0,13%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Ti est de 0,13% et la teneur maximum est de 0,15%, ou 0,14.

Cr : Il peut être ajouté pour affiner les grains et stabiliser la structure. La diminution de la teneur en Cr permet d'améliorer la formabilité mesurée avec le LDH. La teneur en Cr est au maximum 0,10%, préférentiellement inférieure à 0,05%.

Zn : La teneur est au maximum de 0,10% pour ne pas dégrader la résistance à la corrosion. Le Zn étant un élément d'addition dans les alliages d'aluminium, il est intéressant d'en accepter dans un but de recyclage des chutes et déchets d'aluminium en particulier des véhicules hors d'usage. En effet, le Zn est utilisé dans certains alliages de certains composants tels que les échangeurs de chaleur brasés. Dans un mode de réalisation, la teneur en Zn est inférieure à 0,05%. Dans une autre mode de réalisation, la Zn fait partie des autres éléments. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au maximum de 0,03%.

Les autres éléments sont typiquement des impuretés dont la teneur est maintenue inférieure à 0.05 %, l'ensemble étant inférieur à 0.15%, le reste est l'aluminium.

Le procédé de fabrication des bandes selon l'invention comporte la coulée d'une plaque préférentiellement par coulée semi continue verticale suivi de son homogénéisation.

La plaque est coulée avec un alliage selon la composition précédemment décrite. Les dimensions préférentielles des plaques selon l'invention sont de 200mm à 600mm d'épaisseur, de 1000 à 3000 mm de largeur et de 2000 à 8000 mm de longueur.

L'homogénéisation de la plaque est réalisée à une température d'homogénéisation préférentiellement comprise de 500°C à 600°C. Dans un mode de réalisation, la température d'homogénéisation est au maximum de 580°C et au minimum 500°C, ou 520°C, ou 540°C, ou 560°C. Dans un autre mode de réalisation, la température d'homogénéisation est au maximum de 560°C et au minimum 500°C, ou 520°C, ou 540°C, en particulier la plage comprise de 540°C à 560°C est particulièrement avantageuse. Dans un mode de réalisation, la température d'homogénéisation est au maximum de 540°C et au minimum 500°C, ou 520°C. Dans un mode de réalisation, la température d'homogénéisation est au maximum de 520°C et au minimum 500°C.

La durée d'homogénéisation est préférentiellement au minimum 1 heure. La plaque homogénéisée est transférée directement au laminoir à chaud, c'est-à-dire sans refroidissement jusqu'à température ambiante. Dans un mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est la température d'homogénéisation, optionnellement un refroidissement de 5°C à 10°C peut avoir lieu pendant le transfert entre l'homogénéisation et le début du laminage à chaud. Dans un autre mode de réalisation, la plaque est refroidie de la température d'homogénéisation jusqu'à la température de début de laminage à chaud par un refroidissement forcé. Ce refroidissement forcé est préférentiellement réalisé avec une vitesse de refroidissement directe d'au moins 150°C par heure. Avantageusement la vitesse de refroidissement directe est d'au maximum 500°C/h. Le refroidissement peut typiquement être effectué par une machine telle que celle décrite par la demande W02016012691. Préférentiellement ce refroidissement est fait en deux étapes, l'une d'aspersion et l'autre d'uniformisation. Optionnellement, ce refroidissement peut être effectué en deux passages dans la machine telle que celle décrite par la demande W02016012691.

La plaque est ensuite laminée à chaud.

La température de début de laminage à chaud est au minimum 350°C et au maximum 550°C ou 530°C ou 510°C ou 490°C ou 470°C ou 450°C ou 430°C ou 410°C ou 390°C ou 370°C. Dans un mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum 370°C et au maximum 550°C ou 530°C ou 510°C ou 490°C ou 470°C ou 450°C ou 430°C ou 410°C ou 390°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum 390°C et au maximum 550°C ou 530°C ou 510°C ou 490°C ou 470°C ou 450°C ou 430°C ou 410°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum 410°C et au maximum 550°C ou 530°C ou 510°C ou 490°C ou 470°C ou 450°C ou 430°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum 430°C et au maximum 550°C ou 530°C ou 510°C ou 490°C ou 470°C ou 450°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum 450°C et au maximum 550°C ou 530°C ou 510°C ou 490°C ou 470°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum 470°C et au maximum 550°C ou 530°C ou 510°C ou 490°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum 490°C et au maximum 550°C ou 530°C ou 510°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum 510°C et au maximum 550°C ou 530°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum 530°C et au maximum 550°C. Dans un mode de réalisation préféré, la température de début de laminage à chaud est la température de d'homogénéisation, optionnellement un refroidissement de 5°C à 10°C peut avoir lieu pendant le transfert entre l'homogénéisation et le début du laminage à chaud. Dans un autre mode de réalisation préféré, la température de début de laminage est à chaud est obtenu par le refroidissement, décrit ci-dessus, de 140, ou 150°C ou 160°C à partir de la température d'homogénéisation.

A la fin du laminage à chaud, la plaque a été laminée en une bande à l'épaisseur finale de laminage à chaud comprise de 2,4 à 10 mm, préférentiellement de 3 à 7 mm. La température de fin de laminage à chaud est au minimum de 250°C et au maximum de 450°C ou 430°C ou 410°C ou 390°C ou 370°C ou 350°C ou 330°C ou 310°C ou 290°C ou 270°C, la plage de 250 C à 330°C est particulièrement préférée, en particulier lorsqu'il y a eu un refroidissement forcé entre l'homogénéisation et le début de laminage à chaud. Dans un mode de réalisation, la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 270°C et au maximum de 450°C ou 430°C ou 410°C ou 390°C ou 370°C ou 350°C ou 330°C ou 310°C ou 290°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 290°C et au maximum de 450°C ou 430°C ou 410°C ou 390°C ou 370°C ou 350°C ou 330°C ou 310°C, la plage de 290°C à 390°C est particulièrement préférée en particulier lorsqu'il n'y a pas de refroidissement forcé entre l'homogénéisation et le début du laminage à chaud. Dans un autre mode de réalisation, la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 310°C et au maximum de 450°C ou 430°C ou 410°C ou 390°C ou 370°C ou 350°C ou 330°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 330°C et au maximum de 450°C ou 430°C ou 410°C ou 390°C ou 370°C ou 350°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 350°C et au maximum de 450°C ou 430°C ou 410°C ou 390°C ou 370°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 370°C et au maximum de 450°C ou 430°C ou 410°C ou 390°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 390°C et au maximum de 450°C ou 430°C ou 410°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 410°C et au maximum de 450°C ou 430°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 430°C et au maximum de 450°C.

Le refroidissement entre le début et la fin du laminage à chaud découle de l'échange thermique usuel de la plaque avec l'air à la température ambiante de l'usine, avec les équipements du laminoir à chaud tels que par exemple, non limitatif, les cylindres ou les rouleaux de convoyage ainsi qu'avec les fluides de lubrification ou de refroidissement usuels. La bande est ensuite optionnellement laminée à froid. Un recuit peut avoir lieu avant ou après le laminage à froid. Un recuit intermédiaire peut aussi avoir lieu entre deux étapes de laminage à froid. Le recuit peut être avoir sur un four statique ou sur un four continu.

L'épaisseur préférentielle de la bande obtenue après laminage à chaud, optionnellement après laminage à froid est comprise de 0,2mm à 6mm, préférentiellement de 0,7 à 3,2mm.

La bande est ensuite mise en solution préférentiellement dans un four continu puis trempée. La température de mise en solution est avantageusement au maximum de 580°C et au minium de 540°C ou 550°C ou 560°C ou 570°C. Dans un mode de réalisation, la température de mise en solution est au maximum de 570°C et au minium de 540°C ou 550°C ou 560°C. Dans un mode de réalisation, la température de mise en solution est au maximum de 570°C et au minium de 540°C ou 550°C ou 560°C. Dans un mode de réalisation, la température de mise en solution est au maximum de 560°C et au minium de 540°C ou 550°C, la plage de 540°C à 560°C est particulièrement préférée. Dans un mode de réalisation, la température de mise en solution est au maximum de 550°C et au minium de 540°C. La durée de la mise en solution est comprise de 15 à 60s, préférentiellement de 15 à 30°C. La trempe peut être faite avec de l'eau ou avec de l'air. La bande est refroidie ensuite jusqu'à la température ambiante. Préférentiellement, la bande n'est refroidie que jusqu'à la température d'un traitement de surface lorsqu'un traitement de surface, connu de l'homme du métier, est appliqué directement après la trempe et avant le pré revenu. Cette température du traitement de surface est comprise de 50 à 70°C. Ne pas refroidir jusqu'à la température ambiante permet d'éviter une opération de réchauffage de la bande.

Ensuite la bande est pré revenue de préférence à une température de pré revenu entre 50 et 100°C. Dans un mode de réalisation, la température de pré revenu est comprise de 80 à 90°C. Dans un autre mode de réalisation la température de pré revenu est supérieure à 65°C, préférentiellement supérieure 70°C, et préférentiellement inférieure à 90°C et plus préférentiellement inférieure à 85°C. Ce mode de réalisation permet d'augmenter la réponse à la cuisson des peintures qui est la différence entre la limite d'élasticité après 2% d'allongement puis 20 minutes à 185°C et celle à l'état T4. Ce mode de réalisation permet également de limiter le durcissement de la bande pendant la maturation. Préférentiellement, ce mode de réalisation est combiné avec une teneur de Mg inférieure ou égale à 0,34%. Cette teneur en Mg permet une limite d'élasticité à l'état T4 plus basse pour faciliter l'emboutissage de la bande tout en ayant une bonne réponse à la cuisson des peintures. Dans un mode de réalisation, la bande est maintenue pendant 8h à la température de pré revenu puis refroidie à la température ambiante. Dans un mode de réalisation préféré, le pré revenu est obtenu en bobinant la bande à la température de pré revenu, la bande n'est pas maintenue à la température de pré revenu puis la bande en bobine refroidit naturellement à la température ambiante pendant une durée entre 8 heures et 24 heures.

La bande à l'état T4 mature ensuite à la température ambiante entre 72 heures et 6 mois.

La bande ainsi obtenue est un produit plat apte à l'emboutissage.

La limite d'élasticité de la bande à l'état T4 ne doit pas être trop importante pour éviter un trop fort effort lors de l'emboutissage. La limite d'élasticité de la bande à l'état T4 ne doit pas être trop faible car sinon le la limite d'élasticité après 2% d'allongement puis 20 minutes à 185°C serait insuffisante pour l'utilisation sur un véhicule. La bande a avantageusement une limite d'élasticité au minimum de 100 Mpa ou 110 MPa et au maximum de 170 MPa ou 150MP ou 140 MPa. Dans un mode de réalisation, la bande a une limite d'élasticité au minimum de 140 MPa et au maximum de 170 MPa ou 150MP. Dans un mode de réalisation, la bande a une limite d'élasticité au minimum de 150 MPa et au maximum de 170 MPa.

L'invention est également un procédé de fabrication d'une pièce de voiture automobile comprenant les étapes successives : a. Fabrication de la bande selon l'invention, b. Mise en forme de la bande, préférablement par emboutissage, préférablement en une doublure de porte de véhicule automobile, c. Assemblage en une pièce de voiture automobile, préférentiellement une porte de véhicule automobile, avec au moins un autre composant, préférentiellement en alliage 6xxx, préférentiellement un alliage AA6016 ou AA6005 ou AA6022, cet autre composant étant préférentiellement fabriqué à partir d'une tôle, préférentiellement par emboutissage, d. Traitement thermique, préférablement par cuisson des peintures.

La mise en forme de la bande ne requiert pas un traitement thermique autre que ceux nécessaires lors de la fabrication de la bande.

La porte de véhicule automobile obtenue sert à la réalisation des ouvrants d'un véhicule automobile telle que le capot, les portières, le hayon ou les portes du coffre.

Le au moins un autre composant est avantageusement en alliage 6xxx pour faciliter le recyclage des véhicules hors d'usage. Préférentiellement, le au moins un autre composant est en alliage AA6016 ou AA6005 ou AA6022 car ces alliages, connus de l'homme du métier, permettent d'obtenir une qualité de surface après peinture nécessaire pour une composant visible de l'extérieur du véhicule automobile. La pièce de voiture automobile subit les traitements connus de l'homme du métier, en particulier la peinture, puis le traitement thermique, préférablement par cuisson des peintures, connu de l'homme du métier sous le nom de « bake hardening ».

L'invention est également une pièce de véhicule automobile, en particulier une porte de véhicule automobile, obtenue par le procédé selon l'invention.

Dans un mode de réalisation, la bande selon l'invention et la pièce automobile, préférentiellement la porte, selon l'invention a une limite d'élasticité après 2% d'allongement puis 20 minutes à 185°C, au minimum de 200 MPa, préférentiellement 210 MPa, plus préférentiellement 220 MPa, plus préférentiellement 230 MPa et/ou au maximum de 270MPa ou 290MPa ou 310 MPa.

Dans un mode de réalisation, la bande à l'état T4 a un LDH préférentiellement supérieur à 28.0mm, mesuré à une épaisseur de 1,2mm, pour obtenir la déformation nécessaire à l'emboutissage. Préférentiellement, pour obtenir un LDH supérieur à 28,0mm, la teneur en impureté, constituée du Fe, Mn et Cr, (Fe + Mn + Cr) < C + 0,454 * Cu, où C est une constante valant 0,10%, préférentiellement 0,05%, plus préférentiellement 0,00%. Cette inégalité montre que l'invention permet d'ajuster la teneur en Cu en fonction de la somme des teneurs en Fe, Mn et Cr, qui peut être assimilée à la pureté du métal utilisé, tout en maintenant le niveau de LDH. Cet aptitude d'ajustement de la composition permet d'optimiser d'autres propriétés de la bande selon l'usage visé comme décrit ci-dessous dans deux modes de réalisations.

Dans un mode particulier de réalisation de ce mode de réalisation, une faible teneur Cu et une haute pureté (une faible teneur en Mn, Fe et Cr) est avantageuse pour obtenir une bande avec une limite d'élasticité basse, plus facile à emboutir. Une faible teneur en Cu correspond à une composition dont la valeur maximum, parmi les valeurs de maximum pré citées, est inférieure ou égale à 1,00%, préférentiellement 0,90%. Une haute pureté en Fe, Mn et Cr correspond aux compositions précitées de ces éléments qui respectent l'inégalité décrite ci-dessus. La limite d'élasticité à l'état T4 peut être basse, ainsi le maximum précité est préférentiellement inférieur ou égal à 150MPa, préférentiellement 140 MPa après au plus 10 jours de maturation. Cette limite d'élasticité basse à l'état T4 peut être compensée comme expliqué précédemment par la teneur en Mg et la température de pré revenu pour obtenir une plus haute limite d'élasticité après 2% d'allongement puis 20 minutes à 185°C qui est supérieure à 200 MPa, préférentiellement supérieure à 220 MPa.

Dans un autre mode de réalisation de ce mode de réalisation, une forte teneur en Cu est avantageuse pour recycler des alliages avec une forte teneur en impureté en Fe, Mn et Cr et pour obtenir des hautes limites élastiques après 2% d'allongement puis 20 minutes à 185°C. Une forte teneur en Cu correspond à une composition dont la valeur minimum, parmi les valeurs de minimum pré citées, est supérieure ou égale à 1.00%. Une forte teneur en impureté en Fe, Mn et Cr correspond aux compositions précités de ces éléments dont la somme du maximum de ces éléments respectent l'inégalité (Fe + Mn + Cr) < C + 0,454 * Cu,.

Exemples

Des plaques de fonderie ont été coulée par coulée semi continue verticale selon les compositions de tableau 1. Les plaques 1, 2, 3 et 4 sont des exemples de l'invention.

Les plaques 1 à 4 sont des plaques industrielles, d'épaisseur 660mmpour les plaques 1 et 2, et d'épaisseur 525mm pour les plaques 3 et 4.

Les plaques 5 à 9 sont des plaques de laboratoire de 50mm d'épaisseur.

[Tableau 1]

Ces plaques de fonderie ont ensuite été homogénéisées, laminées à chaud, laminées à froid en bandes qui ont été mises en solution puis trempées suivant les paramètres du tableau 2 et du tableau 3. Les plaques 3 et 4 ont subies un refroidissement entre la sortie de l'homogénéisation et le début de laminage à chaud avec une vitesse de 250°C/h.

[Tableau 2]

Les paramètres de laminage à froid sont donnés dans le tableau 3.

[Tableau 3]

La mise en solution et la trempe ont été réalisées suivant les paramètres du tableau 4.

La vitesse de trempe des bandes trempées dans l'air fut de 30°C/s.

Les bandes ont ensuite été mises en solution, trempées et pré revenues selon le tableau 4. Les bandes 3 et 4 ont été coupées en plusieurs morceaux qui ont subies des traitements différents. Les bandes 1 et 2 furent trempées jusqu'à la température de 70°C, les bandes 3 et 4 furent trempées jusqu'à la température de 50°C. Les bandes 31, 41, 5, 6 7, 8, et 9 furent trempées jusqu'à la température de 25°C. Les pré revenus sont réalisés soit par exposition de la bande à une température pendant la durée du tableau 4, soit par bobinage de la bande, la bobine obtenue refroidissant à la température ambiante d'environ 21°C en 24 heures.

[Tableau 4]

Les bandes 6, 7, 30 et 40 ont été exposées à un test de corrosion inter granulaire après 20 minutes à 185°C. La présence de Ti dans les bandes 30 et 40 permet de limiter la corrosion inter granulaire à une profondeur inférieure à 150pm par rapport aux bandes 6 et 7 comme montré sur la figure 3.

[Tableau 5]

Les bandes 1, 2, 30, 40, 5, 8 et 9 à l'état T4 ont été caractérisées en formabilité avec le test de LDH ainsi que leur propriété mécanique au tableau 5. La dernière colonne est le R0, 2 mesuré après 2% d'allongement puis 20 minutes à 185°C. Les valeurs de LDH sont la valeur moyenne de la mesure dans le sens de laminage et de la mesure dans le sens travers de laminage. Les autres propriétés mécaniques furent mesurées dans le sens travers du laminage.

Les figures 4 et 5 montrent ces résultats en particulier pour les bandes 30, 40, 5, 8 et 9. Le LDH des bobines 5, 8 et 9 augmente avec la teneur en Cuivre qui provoque également l'augmentation de la teneur de la limite d'élasticité desdites bandes. Les bandes 30 et 40 montrent qu'il est possible d'atteindre quasiment le LDH de la bande 5 malgré une en teneur plus faible en Cuivre. Cette amélioration du LDH est obtenue en diminuant la quantité de Fe+ Mn + Cr de 0.49% à 0.26%. Ceci permet également de diminuer la limite d'élasticité à l'état T4, ce qui réduit les efforts d'emboutissage et donc facilite l'opération d'emboutissage. La bande 1 a une épaisseur de 2,2mm. La valeur du LDH d'une bande de 5182 état O à 2,2mm étant de 30,5mm et celle du 5182 état 0 à 1,2 mm étant 28,0mm, on peut donc estimer que la bande 2 a un LDH supérieur à 28,0mm si elle avait été mesurée à 1,2mm.

Le graphique 6 montre l'impact sur le compromis entre la limite d'élasticité à l'étatT4 et la limite d'élasticité après 2% d'allongement puis cuisson des peintures de 185 °C pendant 20 minutes (« Bake Hardening »). Une teneur un peu plus faible en Mg diminue ces limites élastiques (bande 30 par rapport bande 40). L'augmentation de la température de pré revenu à 80°C augmente la limite d'élasticité après 2% d'allongement puis cuisson des peintures de 20 minutes à 185°C. Cette augmentation obtenue sur la bande 41 par rapport à la bande 40 permet de presque obtenir la limite d'élasticité après 2% d'allongement puis cuisson des peintures de 185 °C pendant 20 minutes de la bande 30 qui a une teneur en Mg plus élevée de 0,11%.

Les bandes 30, 31, 40 et 41 ont une faible maturation comme le montre le tableau 6 et la figure 7, ce qui permet d'assurer l'emboutissage ultérieur de la bande malgré la durée de stockage. Ce graphique montre également qu'une plus faible teneur en Mg permet de limiter la limite d'élasticité à l'état T4 pendant la maturation, ce qui est avantageux pour garantir l'emboutissage.

[Tableau 6]

La figure 8 montre dans un graphique du Cuivre en fonction de la pureté (sommes des teneurs en Fe, Mn et Cr) des résultats de LDH des bandes 1, 30, 31, 40, 41, 5, 8 et 9. La droite (Fe + Mn + Cr) < 0,454 * Cu, sépare les bandes dont le LDH mesuré ou estimé à l'épaisseur de 1,2mm est supérieur à 28,0mm de celle donc le LDH est inférieure à 28,0mm.