Propriétés, types et applications du fil d'aluminium

Fil d'aluminium vs fil de cuivre

Le cuivre conduit l'électricité mieux que l'aluminium en fonction de la taille – environ 61 % mieux en termes de section transversale – mais l'aluminium pèse environ un tiers de plus et coûte généralement moins cher par livre de conducteur. Ce compromis explique pourquoi le fil d'aluminium domine les applications où le poids et le coût comptent plus que la minimisation de la taille des conducteurs, comme les lignes aériennes de transport d'électricité, tandis que le cuivre reste la norme dans les espaces plus restreints comme le câblage de dérivation résidentielle, où un calibre plus petit transportant le même courant est plus important.

Principales différences de propriétés entre les fils d'aluminium et de cuivre.

Qu'est-ce que le fil d'aluminium souple

Fil d'aluminium souple , également appelé fil d'aluminium recuit, est un fil d'aluminium qui a été traité thermiquement après étirage pour soulager les contraintes internes et restaurer la ductilité. Pendant le processus de tréfilage, l'aluminium durcit à mesure qu'il est tiré à travers des matrices de plus en plus petites, devenant ainsi plus rigide et moins flexible à chaque passage. Le recuit inverse ce durcissement en chauffant le fil à une température contrôlée (généralement entre 300 et 400 °C pour l'aluminium), ce qui permet à la structure des grains du métal de recristalliser dans un état plus doux et plus maniable.

Le résultat est un fil qui se plie, se tord et se forme facilement sans se fissurer, au prix d'une résistance à la traction légèrement inférieure à celle d'un fil étiré qui saute l'étape de recuit.

Fil d'aluminium recuit ou étiré dur

Fil d'aluminium recuit et étiré dur comparé pour ses propriétés mécaniques et son utilisation.

Processus de fabrication du fil d'aluminium

La production de fil d'aluminium suit généralement ces étapes :

1. L'aluminium fondu est coulé sous forme de tiges, généralement par coulée continue, produisant des bobines de tiges de grand diamètre comme stock de départ.
2. La tige est étirée à travers une série de matrices de plus en plus petites, réduisant le diamètre par étapes jusqu'à ce qu'elle atteigne le calibre de fil cible ; ce travail durcit le métal à mesure qu'il s'amincit.
3. Pour le fil mou/recuit, le fil tréfilé passe à travers un four de recuit ou une ligne de recuit continue, le chauffant pour soulager les contraintes internes et restaurer la flexibilité.
4. Le fil destiné aux câbles toronnés ou tressés est torsadé ensemble dans une toronneuse pour former des conducteurs multifilaires de la construction requise.
5. Le fil ou le câble fini est enroulé et, si nécessaire, enduit ou isolé avant d'être emballé pour l'expédition.

Propriétés du fil d'aluminium

• Poids léger — environ un tiers de la densité du cuivre, réduisant ainsi la charge structurelle sur les infrastructures de support telles que les pylônes de transmission.
• Résistance à la corrosion — L'aluminium forme naturellement une fine couche d'oxyde qui protège contre une corrosion supplémentaire, bien que cette couche puisse également interférer avec les connexions électriques si elle n'est pas correctement traitée au niveau des terminaisons.
• Dilatation thermique — L'aluminium se dilate et se contracte plus que le cuivre avec les changements de température, un facteur pris en compte par les ingénieurs dans la conception des lignes aériennes à longue portée.
• Ductilité (sous forme recuite) — le fil d'aluminium souple peut être plié et façonné à plusieurs reprises sans se fracturer, ce qui le rend adapté aux applications d'enroulement et de formage.
• Stabilité des coûts — l'aluminium est généralement plus abondant et moins volatil que le cuivre, ce qui est un facteur dans les décisions d'achat à grande échelle.

Utilisations et applications du fil d'aluminium souple

La flexibilité du fil d'aluminium souple (recuit) le rend bien adapté aux applications qui impliquent le pliage, l'enroulement ou le formage lors de l'installation ou de la fabrication :

• Connecteurs et terminaisons électriques — là où le fil doit être façonné autour des cosses ou des points de connexion sans se fissurer.
• Applications de bobinage — les bobines de transformateur, les enroulements de moteur et les utilisations similaires dans lesquelles le fil est étroitement enroulé autour d'un noyau.
• Câble flexible et tressé — les conducteurs toronnés qui doivent se plier à plusieurs reprises pendant l'installation ou en service, comme dans les cordons d'appareils ou les conduits flexibles.
• Fil de liaison et de mise à la terre — les applications dans lesquelles le fil est acheminé autour d'obstacles et doit se conformer à des chemins irréguliers.
• Applications électriques générales — le câblage des bâtiments, la fabrication d'appareils électroménagers et les panneaux de commande industriels où la flexibilité lors de l'installation réduit le temps de travail.

Tableau des jauges de fil en aluminium

Jauges de fil AWG courantes avec diamètre approximatif et application typique.

Étant donné que la conductivité de l'aluminium est inférieure à celle du cuivre, le fil d'aluminium est généralement d'un ou deux calibres plus grands qu'un fil de cuivre ne devrait l'être pour la même capacité de transport de courant - une différence de spécifications clé à prendre en compte lors du remplacement de l'aluminium dans une conception dimensionnée à l'origine pour le cuivre.