Fil en alliage d'aluminium : Là où il surpasse l’aluminium pur et le cuivre
Le fil en alliage d'aluminium est étiré à partir d'aluminium mélangé à de petites quantités de magnésium, de silicium, de fer ou de cuivre – généralement de l'ordre de 1 à 2 % – pour augmenter la résistance à la traction bien au-dessus de l'aluminium pur sans renoncer à beaucoup de conductivité. Le fil d'aluminium pur (qualité 1350) est mou et a tendance à fluer sous des contraintes mécaniques soutenues, ce qui le limite principalement aux barres omnibus et aux courts trajets. Le fil en alliage, le plus souvent de la série 8000 (AA-8176 ou AA-8030), résiste aux contraintes de flexion, de vibration et d'installation que subissent tous les conducteurs aériens, le câblage automobile et les fils de construction.
Comparé au cuivre, le fil en alliage d'aluminium représente environ un tiers du poids pour la même longueur , c'est pourquoi il domine la transmission de puissance aérienne et est de plus en plus utilisé dans les faisceaux de câbles automobiles où la réduction de poids affecte le rendement énergétique. Le compromis est la conductivité : le fil en alliage d'aluminium a besoin d'environ 1,6 fois la section transversale du cuivre pour transporter le même courant, la sélection de la jauge doit donc tenir compte de cette différence plutôt que de la remplacer taille par taille.
Nuances d'alliage courantes et pour quoi chacune est conçue
La sélection de la nuance dépend de la priorité donnée par l'application à la résistance, à la conductivité ou à la résistance au fluage :
| Qualité d'alliage | Propriété clé | Application typique |
|---|---|---|
| AA-8176 | Bon équilibre entre résistance et conductivité | Fil pour bâtiments résidentiels et commerciaux |
| AA-8030 | Ductilité supérieure, plus facile à dénuder et à terminer | Câblage de circuits de dérivation, assemblages nécessitant beaucoup de connecteurs |
| 6201-T81 | Haute résistance à la traction, faible affaissement sur de longues portées | Lignes aériennes de transport et de distribution (AAAC) |
Qualités courantes de fils en alliage d'aluminium et leurs principales applications.
Le 6201-T81 en particulier mérite d'être signalé séparément des qualités de fils de construction de la série 8000 : il s'agit d'un alliage structurel utilisé presque exclusivement dans la construction de conducteurs aériens nus (âmes AAAC et ACSR), et non pour le câblage intérieur isolé, car sa résistance provient d'un processus de traitement thermique plutôt que du même profil de ductilité que le fil de la série 8000.
Pourquoi la méthode de terminaison est plus importante qu'avec le cuivre
La plupart des défaillances sur le terrain attribuées à un « mauvais fil d'aluminium » remontent en réalité à la terminaison, et non au fil lui-même. L'aluminium forme une fine couche d'oxyde presque instantanément lors de l'exposition à l'air, et cette couche est un mauvais conducteur. Laissé sans réponse à un point de connexion, il provoque une accumulation de résistance, un échauffement et éventuellement une défaillance de connexion.
- Utilisez des connecteurs et des bornes spécialement conçus pour l'aluminium (marqués AL ou AL/CU), qui incluent un composé antioxydant et la pression de contact appropriée pour le taux de dilatation thermique plus élevé de l'aluminium.
- Appliquer une pâte à joint antioxydante au point de connexion avant le sertissage ou le boulonnage, ce qui évite la reformation de la couche d'oxyde au niveau de la surface de contact.
- Resserrez les connexions boulonnées après le cycle thermique initial, car le taux d'expansion et de contraction plus élevé de l'aluminium par rapport au cuivre peut desserrer une connexion qui a été correctement serrée lors de l'installation.
Les connexions mélangeant directement l'aluminium et le cuivre, sans dispositif homologué AL/CU, risquent également une corrosion galvanique à l'endroit où les deux métaux se rencontrent, ce qui accélère la rupture des joints dans des environnements humides ou extérieurs.
Dimensionner correctement le fil en alliage d'aluminium
Étant donné que le fil en alliage d'aluminium transporte moins de courant par unité de section que le cuivre, les tableaux de dimensionnement conçus pour le cuivre ne peuvent pas être utilisés directement. La pratique standard consiste à dimensionner les conducteurs en aluminium d'environ deux tailles AWG plus grandes que l'équivalent en cuivre pour le même courant nominal - par exemple, un circuit en cuivre 12 AWG passe généralement jusqu'à 10 AWG en aluminium. Les codes électriques locaux publient des tableaux d'équivalence exacts, et ceux-ci devraient constituer la référence finale plutôt qu'une règle empirique, car le courant admissible dépend également du type d'isolation, de la température ambiante et du remplissage des conduits.
Pour les passages aériens et extérieurs, les calculs d'affaissement et de tension dépendent de la résistance à la traction de l'alliage spécifique plutôt que d'un chiffre générique de l'aluminium. Il est donc nécessaire d'extraire les données de contrainte-déformation du fabricant pour la nuance exacte spécifiée pour une conception de travée précise.
Questions à poser à un fournisseur avant de commander en gros
Quelques vérifications des spécifications évitent les inadéquations les plus courantes entre les câbles proposés et les besoins réels d'un projet :
- Quel alliage et quel état spécifiques sont fournis, et correspondent-ils à la nuance spécifiée dans les dessins électriques ou la norme du projet ?
- Le fil est-il compacté ou toronné standard ? Le toronnage compacté réduit le diamètre global du conducteur pour la même section transversale, ce qui affecte l'ajustement du connecteur et du conduit.
- Quelles certifications tierces s'appliquent (UL, CSA ou équivalent), puisque le fil de construction en aluminium sans certification appropriée peut créer des problèmes de conformité au code lors de l'inspection.
Obtenir une confirmation écrite sur ces trois points avant une commande groupée évite le problème plus coûteux de la réception d'un fil qui répond à une description générique « alliage d'aluminium », mais pas à la qualité spécifique requise par les spécifications techniques d'un projet.
