L'AA 7175 est un alliage d'aluminium à haute résistance et traitable thermiquement, développé principalement pour les pièces forgées aérospatiales exigeantes. En tant que membre de la série 7000, il combine le zinc, le magnésium et le cuivre pour offrir une résistance mécanique substantielle sans le poids de l'acier. Sa teneur contrôlée en impuretés le distingue de l'AA 7075 conventionnel et contribue à améliorer la ténacité à la rupture dans des formes de produits et des trempes appropriées. Ces caractéristiques rendent l'AA 7175 attrayant pour les composants structurels qui doivent supporter des charges importantes tout en maintenant des performances prévisibles et une répartition efficace du poids.

L'alliage est également désigné UNS A97175. Sa chimie nominale comprend environ 5,6 % de zinc, 2,5 % de magnésium, 1,6 % de cuivre et 0,23 % de chrome, l'aluminium constituant la majeure partie du reste. Les plages de composition spécifiées sont d'environ 5,1 à 6,1 % de zinc, 2,1 à 2,9 % de magnésium et 1,2 à 2,0 % de cuivre. Les limites de fer et de silicium sont particulièrement importantes car des particules d'impuretés excessives peuvent réduire la ténacité à la rupture. Les ingénieurs doivent vérifier la composition chimique par certification du fournisseur plutôt que de se fier à une description générique de la série d'aluminium.

Les performances mécaniques dépendent de la trempe, de l'épaisseur, de la direction de forgeage et du traitement thermique. Les valeurs typiques pour les pièces forgées AA 7175-T736 comprennent une résistance à la traction ultime d'environ 524 MPa, une limite d'élasticité d'environ 455 MPa et un allongement proche de 11 %. L'alliage a une densité d'environ 2,80 g/cm³ et un module d'élasticité proche de 72 GPa. Ces chiffres illustrent son potentiel impressionnant de rapport résistance/poids, mais ce ne sont pas des valeurs admissibles de conception universelles. Les propriétés certifiées, les exigences spécifiques à l'orientation et les normes aérospatiales applicables doivent guider les calculs finaux pour les pièces critiques pour la sécurité.

Le traitement thermique influence fortement l'équilibre entre la résistance, la ténacité et la résistance à la corrosion. Les conditions de résistance plus élevée telles que T66 peuvent fournir des propriétés de traction impressionnantes, mais certaines conditions sur-vieillies offrent une meilleure résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte. La désignation T736, historiquement associée aux pièces forgées spécialisées 7175, est liée à la famille plus large des trempes T74. Les conditions de forgeage détendues par le stress peuvent également aider à contrôler la distorsion lors des opérations ultérieures. Les acheteurs doivent spécifier la trempe exacte sur les dessins car différentes conditions de traitement thermique ne peuvent pas être considérées comme interchangeables, même lorsque la désignation de l'alliage reste inchangée.

L'AA 7175 est particulièrement associé aux pièces forgées à l'emporte-pièce et aux pièces forgées à la main pour les structures d'avions. Le forgeage peut établir un schéma de flux de matériau favorable et réduire la quantité de matière à retirer pour produire une forme structurelle solide. Les composants typiques comprennent les raccords de fixation, les supports porteurs, les liaisons structurelles et les supports complexes. Cependant, l'approbation de la conception dépend des charges de service réelles, de la direction du grain, des exigences d'inspection et des spécifications de produit qualifiées. L'alliage ne doit pas remplacer automatiquement tous les composants 7075 simplement parce que certaines trempes 7175 présentent une ténacité plus élevée.

L'usinage CNC convertit les pièces forgées 7175 en composants finis précis avec des interfaces contrôlées et une géométrie détaillée. Le fraisage à trois axes peut produire des faces de montage, des poches, des fentes et des trous de précision, tandis que l'usinage à cinq axes peut accéder à des caractéristiques angulaires avec moins de changements d'outils. Le perçage, l'alésage et le taraudage CNC établissent des caractéristiques de fixation et d'alignement. Le tournage peut être approprié pour des caractéristiques rotatives ou des ébauches forgées adaptées. Le plan de processus doit privilégier les relations de référence critiques afin que les trous, les faces de contact et les interfaces d'assemblage restent cohérents tout au long de la fabrication.

Dans les conditions durcies, l'AA 7175 offre généralement une bonne usinabilité, bien que les résultats réels varient en fonction de l'outil et de l'état du matériau. Des fraises en carbure tranchantes avec une géométrie adaptée à l'aluminium aident à obtenir des bords nets et des finitions cohérentes. L'élimination efficace des copeaux limite le recarbage, tandis qu'un liquide de refroidissement ou un lubrifiant approprié peut aider à contrôler la chaleur et l'accumulation de matière. Des taux d'enlèvement de matière élevés sont possibles avec un équipement performant, mais la vitesse seule ne doit pas déterminer la stratégie d'usinage. L'engagement de l'outil, la rigidité de la machine, le bridage de la pièce et les exigences de surface doivent être équilibrés pour protéger la précision dimensionnelle.

Les contraintes résiduelles peuvent créer des défis lors de l'usinage de grandes pièces forgées ou du retrait de matière importante d'un côté. Au fur et à mesure que la matière est retirée, les contraintes internes peuvent se redistribuer, provoquant un cintrage, une torsion ou un mouvement après le débridage. L'usinage grossier sur des côtés équilibrés, en laissant une marge d'usinage appropriée, et l'utilisation d'un bridage stable peuvent réduire ces risques. Le matériau détendu par le stress peut offrir des avantages supplémentaires pour les géométries exigeantes. Les parois minces et les longues sections non supportées nécessitent également des forces de coupe et des trajectoires d'outil soigneusement choisies pour éviter le bavardage, la déflexion et une rugosité de surface incohérente.

La finition de surface protège les pièces AA 7175 et peut améliorer leur aptitude à l'assemblage et au service. Une finition brute d'usinage est souvent acceptable pour les composants internes protégés lorsque la rugosité spécifiée est atteinte. Le sablage peut créer un aspect mat uniforme, tandis que le polissage peut réduire les marques d'outils visibles sur certaines surfaces. Aucun de ces procédés ne doit être appliqué sans discernement aux caractéristiques d'accouplement critiques. Les tolérances dimensionnelles et les critères d'inspection doivent tenir compte du fait qu'une opération de finition modifie la géométrie des bords, la texture de surface ou l'ajustement des pièces assemblées.

L'anodisation crée une couche d'oxyde sur les surfaces en aluminium et est largement utilisée pour la protection contre la corrosion. L'anodisation conventionnelle à l'acide sulfurique peut convenir à certaines pièces AA 7175, tandis que l'anodisation dure peut améliorer la résistance à l'abrasion dans des conditions appropriées. Cependant, les alliages de la série 7000 riches en zinc peuvent présenter un aspect moins uniforme et des couleurs décoratives moins prévisibles que les alliages optimisés pour l'anodisation cosmétique. Les spécifications de revêtement, l'épaisseur, l'étanchéité et les considérations de fatigue doivent donc être examinées attentivement. Des pièces d'essai représentatives sont utiles lorsque l'apparence ou les performances du revêtement sont particulièrement importantes.

Les revêtements de conversion chimique et les systèmes de revêtement organique offrent des options de protection supplémentaires. Un revêtement de conversion peut améliorer la résistance à la corrosion tout en préservant le contact électrique lorsque la spécification sélectionnée le permet. Les apprêts et les peintures peuvent fournir des barrières environnementales plus étendues, en particulier pour le matériel d'avion exposé. Les concepteurs doivent également tenir compte de la corrosion galvanique lorsque l'aluminium entre en contact avec de l'acier inoxydable, de l'acier au carbone ou d'autres matériaux dissemblables en présence d'humidité. Des rondelles isolantes, des mastics compatibles et des dispositifs de drainage peuvent réduire l'exposition à l'électrolyte et aider à protéger l'assemblage.

Le choix de l'AA 7175 nécessite de peser la disponibilité du matériau, la géométrie de la pièce forgée, les coûts de certification, les tolérances d'usinage et les exigences de finition par rapport aux avantages de haute résistance et de ténacité à la rupture. Comparé à l'AA 6061 largement disponible, il est généralement mieux adapté aux exigences structurelles spécialisées qu'aux pièces d'usage général. Comparé à l'AA 7075, sa valeur dépend de la trempe spécifiée et du besoin d'une ténacité améliorée ou de propriétés de forgeage particulières. Une coordination étroite entre les concepteurs, les fournisseurs de matériaux, les ateliers d'usinage et les finisseurs permet de s'assurer que le composant fini répond aux exigences de son dessin et de son service. Pour les équipes d'approvisionnement, le partage précoce d'un ensemble complet de dessins peut clarifier la traçabilité des matériaux, la documentation d'inspection, la compatibilité des traitements de surface, les attentes de livraison et le coût total de fabrication à travers les étapes de production.