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Document ressource TECHNOLOGIE ALU-VERRE-PVC

Livret technique Page | 1

AAA LLL UUU MMM III NNN III UUU MMM 11 –– GG éé nn éé rr aa ll ii tt éé ss

� L’aluminium est-il un matériau naturel ?

�NON, il existe grâce à l’intervention de l’homme.

� Comment peut-on obtenir de l’aluminium ? �L’aluminium se trouve dans la nature mais complètement oxydé et mélangé à d’autres produits. Il se trouve dans une terre rouge appelée BAUXITE.

� Où trouve-t-on de la bauxite ?

�Nous pouvons trouver la bauxite dans l’écorce terrestre. (C’est le métal le plus abondant) Il reste des réserves de bauxite en Asie, Afrique, en Amérique du Sud et en Australie.

� Qui a découvert l’aluminium et en quelle année ?

�L’aluminium a été découvert en 1827 par le chimiste allemand Friedrich Wöhler, même si Humphry Davy, en 1807, supposait l’existence du métal et qu’en 1825 le danois Hans Christian Oersted avait pu isoler de l’aluminium impur.

� Qui a découvert la Bauxite ? �C’est le français Pierre Berthier qui, en 1821, découvrit une réserve de terre rouge qu’il nomma BAUXITE.

� Comment s’appelle l’aluminium rouillé (oxydé) ?

�L’oxyde d’aluminium s’appel l’ALUMINE (Al2O3)

� Y-a-t-il de l’alumine dans la bauxite ? �Bien sûr que OUI.

� Peut-on fabriquer des profils avec de l’alumine ? �NON, il nous faut de l’aluminium pur sans l’oxygène.

� Sur 100 fenêtres combien sont vendues en aluminium ? �19% des fenêtres vendues sont en aluminium.

Bauxite

Alumine

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22 –– LL ee pp rr oo cc éé dd éé BB AA YY EE RR

C’est le procédé complexe qui permet d’extraire l’alumine de la bauxite

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C’est un procédé électrolytique qui permet de séparer les atomes d’aluminium et d’oxygène.

Le procédé Bayer

Explication :

Les gazs tels que l’oxygène s’accroche naturellement aux métaux qui lui donnent facilement des électrons ce qui provoque la rouille. En donnant des électrons à l’oxygène par le biais de l’électricité (qui est le déplacement des électrons dans un fil métallique) on libère les atomes de métal, les atomes d’oxygène se décrochent.

Procédé découvert en 1886 par Paul Héroult en France et Charles Martin Hall aux États-Unis.

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Les profils ne sont pas fabriqués avec de l’aluminium pur qui est aussi souple que du chewing-gum. Ils sont fabriqués avec un alliage d’aluminium, plus résistant.

1) Extraction de la BAUXITE 2) Extraction de l’alumine par le procéder BAYER 3) Electrolyse de l’alumine 4) Alliage Aluminium-Magnésium-Silicium 5) Sortie de fonderie sous forme de billettes 6) Filage des profils 7) Etirage des profils 8) Traitement de surface des profils 9) Emballage et transport

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Al + Mg + Si 5

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Les profils en aluminium sont obtenus par filage. Le filage consiste à pousser une billette ramollie (450°C) au travers d'une filière (matrice) possédant la forme du profil. En sortie de filière, le profil est étiré afin de le rendre bien droit. Les presses à filer utilisées ont des puissances allant de 1000 à 5000 tonnes selon la section des profils. Il faut différencier 2 types de filage : le filage simple pour les profils pleins le filage à pont pour les profils tubulaires

Presse à filer

Filière

Régleur de filière

Perspective représentant le filage

Billette

Filière

Profil

Filière pour filage par pont

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Les surfaces sont traitées afin de protéger et de colorer le profil. L’anodisation = Création d’une fine couche d’alumine sur toute la surface du profil obtenue par électrolyse. (Moins utilisé aujourd’hui) Alu brut = Profil non traité (aspect brillant) Polissage = Profil gris clair, anodisé et très brillant Spectrocoloration = coloration électrolytique (formation de cristaux d'alumine) Laquage = Pulvérisation d’une laque en poudre (polyester) sur la surface des profils. Les 3 principales phases sont :

Le pré-traitement de surface par immersion,

Le poudrage appliqué sur des profilés en aluminium par un effet électrostatique,

La polymérisation : les poudres se polymérisent et adhèrent à l’aluminium pour former une

couche brillante et imperméable, la laque. Pour les effets « imitation bois et autres variètès, il existe principalement 2 types de procédés :

1) Le transfert par sublimation = aspect bois ou minéral Après un premier laquage uniforme, on vient imprimer, comme des décalcomanies, les veinages.

2) Le double laquage =

Bain d’anodisation

Laquage manuel au pistolet Laquage mécanique des grandes barres

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AAA LLL UUU MMM III NNN III UUU MMM La peinture thermochromique =

Son fonctionnement repose sur l’utilisation de profilés recouverts d’une peinture thermochromique sombre et d’un vitrage à contrôle solaire dynamique qui changent d’aspect selon la température extérieure. Les profilés conservent leur couleur jusqu’à un seuil réglable (entre 0 et 60°C), déterminé en amont de la fabrication. Une fois ce niveau atteint, la peinture thermochromique devient transparente et laisse apparaître la teinte de la première couche plus claire. Cette variation permet de modifier le coefficient d’absorption de la chaleur. Exemple : avec une couleur noire, il est de 0,9, tandis qu’avec le blanc il se réduit à 0,3.

En hiver, la menuiserie possède une teinte sombre tandis que les vitrages sont totalement transparents afin de maximiser les apports solaires à l’intérieur du bâti. La transmission lumineuse TL est de 55 % et le facteur solaire Sw avoisine 0,35*.

En été, le phénomène s’inverse. Les profilés deviennent clairs et le vitrage s’assombrit afin de protéger le bâtiment de la chaleur. La transmission lumineuse passe à 1 % et le facteur solaire diminue à 0,05**. À titre comparatif, sur un châssis fixe standard, le facteur solaire Sw est de 0,568 en double-vitrage classique et de 0,245 en double vitrage à contrôle solaire.

L’utilisation de la peinture thermochromique constitue également une réponse à la problématique du cintrage thermique**, pouvant être rencontré sur les profilés à rupture thermique. Une simulation à l’aide d’un logiciel de calcul thermique met en évidence l’impact de la couleur du profilé extérieur sur le différentiel de température : En couleur noire : ∆T max = 22,3°C avec une flèche de 7,5 mm au centre du profilé. En couleur blanche : ∆Tmax = 5,08°C avec une flèche de 1,7 mm au centre du profilé. Ce passage du noir au blanc permet de diviser par 4 la flèche générée par le cintrage thermique.

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77 –– LL ee ss aa ll ll ii aa gg ee ss

Les billettes qui servent à produire les profils ont l’alliage suivant :Al + Si + Mg Qui veut dire Aluminium + Silicium + Magnésium (groupe 6)

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Voici la liste des produits ne devant pas entrer en contact avec les profils en aluminium : - Le mortier frais (tâches blanchâtre) 1 - La peinture au plomb 2 - Le châtaigner (la sève laisse des tâches) 3 - L’acétone (sauf sur profils anodisé) 4 - Marqueurs indélébiles 5 - Les métaux au potentiel électrique supérieur à l’aluminium :

Tous les métaux ont, entre eux, des potentiels différents. Si on met en contact 2 métaux de nature différente, le plus négatif (anode) se corrode et le plus positif (cathode) est protégé. On dit alors qu’un métal est plus électronégatif ou électropositif que l’autre. La corrosion se manifeste par des petits trous.

En menuiserie aluminium nous utilisons essentiellement les alliages 6060 et 6005. Les alliages du groupe 6 se soudent bien mais peuvent perdre de leurs caractéristiques après soudage. Composant de l’alliage 6060

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1er chiffre = Le groupe ; 2e chiffre = Les modifications successives de l’alliage ; 3e et 4 » chiffre = Numéro d’ordre.

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L'aluminium est un métal léger, brillant et ductile. Son symbole chimique est Al. Son numéro atomique est 13 (= 13 proton et 13 électrons dans le noyau atomique) C'est le métal le plus abondant de l'écorce terrestre (8%). L'aluminium est un très bon conducteur de chaleur et d’électricité. C'est pour cela que les fournisseurs ont inventé les profils à Rupture Thermique pour empêcher l’air chaud de traverser la menuiserie. Ainsi ils peuvent faire baisser le coefficient U de la fenêtre en aluminium. Plus le coefficient U est faible, plus la fenêtre sera isolante au froid. Il est inaltérable à l’air et à l’eau car en contact de l’oxygène, une fine couche d’alumine se crée sur toute la surface du profil = il ne rouille plus. L'aluminium est connu et employé pour sa légèreté : � Masse volumique ( ρ rhô ) = 2 700 kg/m3 � Coefficient de conductivité thermique ( λ lambda) = 230 W/m °C Il est aussi utilisé en chimie pour sa grande capacité à conduire la chaleur : mais pas en menuiserie ! � Une fenêtre en aluminium SF 1,20 x 1,40 munie d'un double vitrage 4-12-4 a un coefficient Uw de 4,30 w/m² °C et Rw (10-6-4) = 37 dB � Une fenêtre en aluminium Rth 1,20 x 1,40 munie d'un double vitrage 4-12-4 a un coefficient Uw de 2,35 w/m² °C et Rw (10-6-4) = 37 dB � Température de fusion : 660°C � Température d'ébullition : 2 519°C � Coefficient de dilatation linéaire = 2,3.10-5 m/°C (0,023mm/°C) � L'aluminium est classé M0 (réaction au feu) Il est incombustible (cela veut dire qu'il ne peut pas être "mangé" par le feu) Rappels : Ductil : Qui peut s’étirer et devenir très fin Uw : Coef de conductivité thermique d’une fenêtre Rw : Indice d’affaiblissement acoustique d’une fenêtre

La dilatation

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Les profils en aluminium structurels sont assemblés entre eux par fixation mécanique. �Équerres et embouts à pion (assemblage démontable) fig 1 �Équerres à goupiller (très difficilement démontable) frappée ou vissée fig 2 �Équerres sertir (démontage impossible) fig 3

Néanmoins, les coupes seront toujours étanchées avec du mastic acrylique fluide pour les menuiseries extérieures. Certaines pièces en aluminium sont assemblées par clippage : parcloses, couvre-joint … fig 4 Nous pouvons rencontrer d’autres types d’assemblage :

�Rivetage (avec des rivet en acier inoxydable) fig 5 �Collage (résine epoxy bi-composant) fig 6 �Collage (Alu sur verre colle contact néoprène) fig 7 �Soudure procédé TIG et MIG fig 8 �Vissage (vis en acier inoxydable exclusivement) fig 9

Les types de soudure possibles sur nos profils : TIG, MIG, par faisceau d’électrons, par résistance et par soudage brasage.

Fig 2

Fig 4

Fig 7 Fig 8

Fig 5

Fig 9

Fig 1

Fig 3

Fig 6

Assemblage par équerre à goupiller frappée

Clips

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Voici des exemples d’ouvrages réalisés en menuiserie aluminium :

Fenêtres

Portes

Volets roulants

Volets battants

Volets coulissants

Garde-corps

Porte de garage

Brise soleil Véranda

Mur rideau

Kiosque

Marquise/ Auvent

Cloison

Verrière

Sas d’entrée

Oriel / Bow window

Portail Balustrade Portillon

Présentoir

Vitrinette

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