Principales précautions à prendre lors de la conception des pièces en Aluminium

Les alliages aluminium sont des matériaux largement recyclés. Le recyclage permet de réduire d’un facteur sept les consommations énergétiques de la production d’un kilogramme d’aluminium par rapport à celle de la production d’un kg d’aluminium de première fusion.
Les impacts environnementaux sont également réduits :

Source European Aluminium Association

On distingue en général deux grandes familles d’aluminium : les alliages corroyés et les alliages de fonderies.

Les alliages corroyées sont des alliages de hautes performances mécaniques qui sont largement utilisés dans la construction aéronautique, l’automobile ou dans d’autres applications qui nécessitent des performances importantes et de la légèreté.
Leur recyclage est technique car il nécessite un tri préalable par type d’alliage pour donner au matériau des performances équivalentes à l’alliage initial.
Les alliages de fonderie sont souvent réalisés avec des alliages d’aluminium issus de chute de fabrication ou issus du broyage de la fin de vie des produits. Le secteur automobile est un gros consommateur d’alliages de fonderie issus de la fin de vie d’automobiles !

La valeur importante des alliages d’aluminium corroyés en fin de vie conduit souvent à des démontages de grosses pièces et à du tri manuel (culasse de moteur, profilés ou tôle issus du bâtiment,…). La reconnaissance des alliages peut être facilitée en utilisant des appareils portables d’analyse basée sur la fluorescence X des éléments d’alliages.
La récupération de l’aluminium contenu dans des petites pièces se fait généralement après broyage des produits. La fraction non-ferreuse des métaux est généralement récupérée après broyage du produit et tri magnétique des ferrailles. Les fractions aluminium sont ensuite extraites en utilisant des méthodes densimétriques de flottaison des fractions non-ferreuses avec des liqueurs denses (eau+ferrosilicium). La densité des alliages d’aluminium de l’ordre de 2,6 à 2,9 recouvre celle de nombreuses fractions non ferreuses : le béton (2,7), les alliages de magnésium (1,75), et les plastiques /élastomères (0,9 à 1,5).
Le processus de tri par flottaison se fera souvent en 3 étapes densimétriques :

On notera que les aluminiums se retrouveront à deux endroits selon leur nature :

• Dans la fraction 2,5 &#060 d &#060 3,5 avec le magnésium, les caoutchoucs et plastiques, si l’Aluminium est sous forme de structure alvéolée ou moussée. Un tri manuel est alors nécessaire.
• Dans la fraction d &#060 3,5 (flottante) mélangés à du béton et des condensateurs provenant bien souvent de machine à laver.

La présence de béton en mélange avec les alliages d’aluminium conduit à une étape supplémentaire de tri, souvent par courant de Foucault et à des surcouts. Ce béton provenant essentiellement des ballasts de machines à laver : il serait bon de remplacer ce matériau par de la fonte pour assurer cette fonction.
Les condensateurs sont difficiles à extraire des flux d’aluminium. La présence de PCB entraine inexorablement des problèmes de pollution au moment du recyclage de l’aluminium. Il conviendra donc d’éviter d’utiliser des condensateurs aux PCB et de les démonter lors de la fin de vie des produits ménagers.

Règles d’association des éléments d’alliages avec l’Aluminium

Source Techniques de l’ingénieur

Comme le tableau ci-dessus le montre, de nombreux métaux usuels amoindrissent les propriétés des alliages d’aluminium après recyclage. Il sera donc nécessaire d’éviter des associations trop étroites des alliages d’aluminium avec ces métaux et de faire en sorte que les matières soient libérées lors du broyage (Y. Xiao et M.A. Reuter (2002) ; M.A. Reuter & al. (2005)).

La principale action de conception sera donc d’éviter d’associer étroitement des alliages d‘aluminium avec des métaux cités (voir exemple de pièces ci-après).

Echangeur thermique avant et après passage au broyeur. Le nid d’abeille en aluminium enferme le tube de cuivre.

La conception bi-matériau de cet échangeur fait qu’au final, le matériau cuivre sera perdu et l’alliage d’aluminium sera dégradé. Une conception mono-matériau (tout alu ou tout cuivreux) serait bénéfique d’un point de vue du recyclage.

Compte tenu de la valeur des alliages corroyés et de la faible performance des aluminiums recyclés obtenu par le mélange de catégories d’alliages, un marquage visible au dos de la pièce (indiquant la qualité de l’alliage) serait souhaité pour les grosses pièces réalisées en aluminium corroyé.

Références

– Y. Xiao and M.A. Reuter (2002): Recycling of different aluminium scraps. Minerals Engineering 2002, Vol. 15, Issue IIS1, pp. 763-970. – anglais

– M.A. Reuter, K. Heiskanen, U. Boin, A. van Schaik, E. Verhoef and Y. Yang (2005) : The Metrics of Material and Metal Ecology, Harmonizing the resource, technology and environmental cycles Elsevier BV, Amsterdam, 706p. (ISBN: 13 978-0-444-51137-9, ISBN: 10: 0-444-51137-7, ISSN: 0167-4528). – anglais