Alliages de bronze d'aluminium AMPCO® : comment choisir le bon

Si vous avez déjà déterminé que le bronze d’aluminium constituait la famille de matériaux adaptée à votre application, la prochaine étape consiste à choisir l'alliage. La gamme de produits AMPCO® couvre un éventail structuré d’alliages de bronze d’aluminium, chacun étant conçu pour offrir une combinaison spécifique de résistance mécanique, de dureté, de résistance à l’usure, de comportement face à la corrosion et de compatibilité avec les procédés de fabrication.

Ce guide présente la gamme de bronzes d'aluminium AMPCO® par type d’application et fournit un cadre décisionnel permettant de cibler la gamme la plus adaptée.

La gamme de bronzes d’aluminium AMPCO® en un coup d’œil

Les alliages de bronze d’aluminium AMPCO® se répartissent globalement en quatre familles :

Chaque type est détaillé ci-dessous avec son profil, ses applications typiques et les normes auxquelles il répond.

Gammes à usage général

• AMPCO® 8
  Le spécialiste de la résistance à la corrosion et à l’érosion. L'AMPCO® 8 allie dureté et ductilité, offrant une forte résistance à la corrosion, à l’érosion, à l’abrasion et aux piqûres de cavitation. Ses applications typiques comprennent les tuyaux, les tubes, les raccords, les composants marins et de process, ainsi que les assemblages vissés. Homologué pour les applications en contact avec les aliments.

• AMPCO® 18
  La nuance la plus couramment spécifiée pour les composants mécaniques à usage général. Une structure à grains compacts obtenue par travail à chaud lors de l’extrusion confère au AMPCO® 18 un profil de propriétés équilibré, ce qui en fait le choix par défaut pour les bagues, les roulements, les engrenages, les roues à vis sans fin, les sièges de soupapes, les tiges de pompe et les coulisseaux. Également utilisé pour les tuyaux, les tubes et les raccords dans les industries de traitement et la marine. Homologué pour les applications en contact avec les aliments.

Gammes haute résistance traitées thermiquement

• AMPCO® 18.22
  Une gamme traitée thermiquement qui augmente la résistance à la traction, la limite d’élasticité et la dureté par rapport à l’AMPCO® 18 tout en conservant une bonne ductilité. Cet équilibre entre résistance et souplesse convient aux composants aérospatiaux qui doivent résister à des chocs et des charges élevés, notamment les paliers de butée et les chemises de roulement, les bagues et les inserts, les pièces de piston, les coulisseaux, les guides et les écrous de broche. À l’instar des autres nuances de cette gamme, elle fonctionne sans grippage avec l’acier inoxydable et ne présente aucun risque de contamination au nickel.
  
  

• AMPCO® 18.23
  Une version améliorée traitée thermiquement présentant des propriétés physiques nettement supérieures à celles de l’AMPCO® 18, notamment en termes de résistance à la traction, de dureté et de résistance à l’usure, associées à une grande ténacité et à une résistance à la déformation sous l’effet des chocs. Sa limite proportionnelle remarquable permet aux concepteurs de tirer pleinement parti de sa résistance. Conçue pour les engrenages à vis sans fin soumis à de fortes contraintes et les applications similaires à hautes contraintes.
  

• AMPCO® 18.136
  Une gamme spéciale traitée thermiquement dans laquelle la résistance aux chocs est augmentée de 40 % et la limite élastique en compression de 10 % par rapport à l’AMPCO® 18, tout en conservant la résistance à la traction. Conçue spécifiquement pour les applications sidérurgiques telles que les patins de glissement et les écrous à visser qui combinent une pression d’usure extrême avec des charges d’impact importantes.

Alliages à haute résistance pour le formage et la résistance à l’usure

Ces types se caractérisent par une teneur élevée en aluminium et en fer, produisant la phase gamma 2 dure (environ 400 HB Brinell) répartie dans toute la microstructure. Ils excellent dans le formage des métaux, l’emboutissage et les applications où l’acier inoxydable doit être mis en forme sans contamination au nickel, sans grippage ni blocage.

• AMPCO® 21
  Haute résistance à l’usure grâce à la phase gamma 2 dure uniformément répartie. Applications typiques : douilles de guidage, anneaux de matrice, inserts, rouleaux de formage et lames de support de pièce pour la rectification sans centre, en particulier pour l’usinage de l’acier inoxydable où le grippage, le blocage et les rayures constituent des risques.
  
  

• AMPCO® 22
  Un alliage à structure duplex (environ 50 % de phase gamma 2 et 50 % de phase bêta) offrant une dureté, une résistance à la compression, une résistance à l’usure et des propriétés de glissement inégalées. Particulièrement adapté au formage et à l’emboutissage de l’acier inoxydable, où des tolérances serrées doivent être respectées sur de longues séries de production.
  

• AMPCO® 25
  Un alliage breveté à dureté extrême, doté d’une excellente résistance à la compression et d’excellentes propriétés de frottement. La nuance de référence pour les matrices d’emboutissage profond, les rouleaux de formage et les applications soumises à une forte usure par compression.
  

• AMPCO® 26
  Un alliage à haute dureté breveté, conçu pour les matrices d’emboutissage de l’acier inoxydable et les rouleaux de formage soumis à de fortes contraintes. Allie une dureté exceptionnelle à une résistance à l’usure et une durabilité élevées sous haute pression.

Types haut de gamme à hautes performances

• AMPCO® 45
  Un alliage à haute résistance dont les propriétés mécaniques dépassent celles des bronzes nickel-aluminium conventionnels. Conforme aux normes AMS 4640 et ASTM B 150 pour les extrusions et à la norme AMS 4880 pour les pièces moulées. Résistant à l’usure abrasive, au frottement, à la déformation et à l’érosion chimique. Utilisé dans les roulements et bagues d’aéronefs, les arbres de pompes et de machines marines, les bagues d’usure, les tiges et sièges de soupapes, ainsi que dans les outils de sécurité anti-étincelles destinés aux atmosphères potentiellement explosives.
  

• AMPCO® M4
  Le choix de référence pour les roulements et bagues de trains d’atterrissage d’aéronefs. Une teneur accrue en aluminium et en fer produit une phase gamma 2 dure et uniformément répartie, offrant une excellente résistance à l’usure, un frottement réduit et une résistance mécanique élevée. Conforme à la norme AMS 4590 pour les extrusions et à la norme AMS 4881 pour les pièces moulées. Également spécifié pour les mandrins de cintrage de tubes, les engrenages, ainsi que les plaques d’usure et de guidage. Une alternative sans béryllium qui évite les contraintes d’hygiène industrielle liées au cuivre au béryllium. Approuvé pour les applications en contact avec les aliments.

Comment choisir : un guide de sélection

Répondre à ces quatre questions vous permettra de réduire votre choix à une ou deux catégories de matériaux.

Quel est le mode de charge principal ?

• Charges statiques élevées ou chocs, catégories traitées thermiquement (AMPCO® 18.23, AMPCO® 18.136)
  
• Charges de compression élevées associées à des frottements, AMPCO® 25, AMPCO® 26
  
• Charge de glissement et d’usure, AMPCO® 18, AMPCO® 21, AMPCO® 22, AMPCO® M4
  
• Charges fluctuantes en milieu corrosif, AMPCO® 8, AMPCO® 18

Quel est l’environnement opérationnel ?

• Eau de mer et fluides de process, AMPCO® 8, AMPCO® 18
  
• Températures élevées (jusqu’à environ 400 °C), AMPCO® M4, AMPCO® 45
  
• Atmosphères explosives (matériau anti-étincelles requis), AMPCO® 45
  
• Contact alimentaire, AMPCO® 8, AMPCO® 18, AMPCO® 22, AMPCO® M4
  

Avec quel matériau travaillez-vous ou contre quel matériau votre pièce est-elle en contact ?

• Formage ou étirage de l’acier inoxydable : AMPCO® 21, AMPCO® 22, AMPCO® 25, AMPCO® 26
  
• Contact glissant avec de l’acier au carbone : AMPCO® 18, AMPCO® M4
  Métaux tendres ou contact non métallique : AMPCO® 8, AMPCO® 18
  

La pièce est-elle soumise à une norme industrielle spécifique ?

• Structures aérospatiales : AMPCO® 45 (AMS 4640 et ASTM B 150 pour les extrusions, AMS 4880 pour les pièces moulées), AMPCO® M4 (AMS 4590 pour les extrusions, AMS 4881 pour les pièces moulées)
  
• Contact alimentaire : AMPCO® 8, AMPCO® 18, AMPCO® 22, AMPCO® M4
  

Exemples concrets

Exemple 1 : Patin de glissement pour aciérie

• Contrainte : chocs importants combinés à une usure par glissement. Environnement : chaud, abrasif, lubrifié. Normes : aucune en particulier.
  

• Recommandation : AMPCO® 18.136. Le traitement thermique apporte l’augmentation de 40 % de la résistance aux chocs requise par l’application, et cette nuance est spécialement conçue pour ce cycle de service précis.

Exemple 2 : Matrice d’emboutissage profond en acier inoxydable

• Contrainte : charge de compression très élevée. Matériau en contact : tôle d’acier inoxydable 304 ou 316. Tolérance : serrée, doit être maintenue sur de longues séries de production.
  

• Recommandation : AMPCO® 25 (ou AMPCO® 22 pour le formage où la ductilité est également importante). Ces deux nuances permettent de maîtriser le grippage et la dérive des tolérances qui affectent les aciers à outils dans cette application.

Configuration AMPCO pour l’emboutissage profond de récipients en acier inoxydable

Exemple 3 : Douille de train d’atterrissage d’avion

• Charge : cyclique élevée, avec choc à l’atterrissage. Environnement : température élevée, conditions de fatigue exigeantes. Normes : AMS 4590 requise (extrudé).
  

• Recommandation : AMPCO® M4. Le matériau de référence pour cette application. L’AMPCO® M4 est certifié conforme à la norme AMS 4590 pour les extrusions et à la norme AMS 4881 pour les pièces moulées ; pour une douille extrudée, c’est la norme AMS 4590 qui s’applique.

Exemple 4 : Roue de pompe à eau de mer

• Charge : modérée, continue. Environnement : immersion totale dans l’eau de mer avec risque de cavitation.
  

• Recommandation : AMPCO® 8 (ou AMPCO® 18 si les bagues et les sièges sont monoblocs). L’AMPCO® 8 est spécialement conçu pour résister à la corrosion, à l’érosion, à l’abrasion et aux piqûres de cavitation.

Lorsque la gamme standard doit 
être adaptée

Pour les projets présentant des exigences inhabituelles, des conditions d’utilisation extrêmes, des besoins dimensionnels spécifiques ou nécessitant la conformité à un cahier des charges client non couvert par la gamme standard, AMPCO METAL propose également des compositions chimiques sur mesure à la demande.

En quoi le bronze d’aluminium AMPCO® se distingue-t-il 
du bronze d’aluminium générique

L'alliage n’est qu’un élément de l’équation. La manière dont un bronze d’aluminium est fondu, coulé et travaillé a un impact majeur sur ses performances réelles, et c’est là que la gamme de produits AMPCO® se distingue du bronze d’aluminium générique.

Le prochain article de cette série, intitulé « Pourquoi le bronze d’aluminium AMPCO® surpasse le bronze d’aluminium standard : l’avantage MICROCAST® », explique comment le processus de production d’AMPCO METAL est à l’origine de ces propriétés supérieures.

Prochaines étapes

Si vous avez réduit votre choix à quelques alliages et souhaitez valider votre sélection, l’équipe d’ingénieurs d’AMPCO METAL peut examiner les exigences de votre application, vous recommander l'alliage et la forme optimales, et vous fournir des fiches techniques certifiées.