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À volume égal, une pièce en cuivre pèse plus de trois fois une pièce en aluminium. La masse volumique, c'est-à-dire la masse d'un mètre cube de matière, explique cet écart. Elle sert à estimer le poids d'un brut, à comparer deux matières pour alléger un ensemble ou à vérifier la cohérence d'une pesée. Le tableau ci-dessus réunit les valeurs des métaux et des plastiques les plus usinés en sous-traitance, avec leur source.
Comment lire le tableau
Chaque ligne donne la valeur retenue pour les calculs, à 20 °C. Quand une matière n'a pas de valeur unique, une fourchette s'ajoute : c'est le cas des fontes, dont la masse volumique varie avec la nuance, et des plastiques, dont la densité varie d'un grade à l'autre.
Le champ de recherche accepte les noms courants comme les désignations normalisées : « 316L » ou « 1.4404 » donnent la même ligne, « CW614N » renvoie au laiton de décolletage. Le sélecteur d'unité convertit tout le tableau en g/cm³, kg/dm³, lb/in³ ou lb/ft³, utiles face à un plan ou un fournisseur anglo-saxon.
D'où viennent les valeurs
Les normes de produit publient la masse volumique de leurs nuances, en annexe informative :
- Acier non allié : 7 850 kg/m³, valeur de l'EN 1993-1-1 (Eurocode 3).
- Inox : l'annexe A de l'EN 10088-1 donne 7 900 kg/m³ pour le 1.4301 (304), 8 000 kg/m³ pour le 1.4404 (316L), 7 700 kg/m³ pour les nuances ferritiques et martensitiques, 7 800 kg/m³ pour le duplex 1.4462.
- Aluminium : 2 700 kg/m³ pour le métal pur ; les alliages s'en écartent un peu, de 2 660 kg/m³ pour le 5083 à 2 810 kg/m³ pour le 7075, d'après les données de l'Aluminum Association.
- Cuivre et alliages : 8 960 kg/m³ pour le cuivre pur, 8 930 kg/m³ pour le Cu-ETP, de 8 440 à 8 530 kg/m³ pour les laitons courants, selon les fiches du Deutsches Kupferinstitut.
- Titane : 4 510 kg/m³ pour le grade 2, 4 430 kg/m³ pour le TA6V.
Exemples d'usage
Un bloc de 200 × 100 × 50 mm représente 1 dm³. En acier, il pèse 7,85 kg ; en aluminium 6082, 2,70 kg ; en titane TA6V, 4,43 kg ; en PEEK, 1,31 kg. Pour une pièce usinée dans la masse, ce chiffre donne le poids du brut avant copeaux.
Remplacer un support en acier par de l'aluminium divise la masse par 2,9 environ, mais le module d'élasticité est divisé par trois : à section égale, la pièce fléchit trois fois plus. L'article sur le module de Young de l'acier détaille ce compromis.
Pour une barre, un tube ou une tôle, inutile de calculer le volume à la main : le calcul du poids des métaux le fait à partir des cotes.
Ce que le tableau ne dit pas
Les valeurs valent à température ambiante. La masse volumique baisse légèrement quand la température monte, puisque la matière se dilate. Elles ne tiennent compte ni de la porosité d'une pièce de fonderie ni d'une pièce imprimée en 3D à remplissage partiel, dont la masse réelle peut être très inférieure à celle du matériau plein.
Pour aller plus loin sur le choix de la matière, consultez le guide des alliages d'aluminium ou celui des plastiques techniques. Une pièce à faire usiner dans l'une de ces matières ? Les ateliers d'usinage mécanique de l'annuaire la chiffrent sur plan : demandez un devis d'usinage.
Photos : Nic Wood sur Pexels.
