Transcript forge, Aubert et Duval

Forgeage/Matriçage des alliages de Titane
Stéphane Hollard
Direction Technique Aubert et Duval
Responsable métallurgie
Site de Pamiers
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Forgeage/Matriçage des alliages de Titane
SOMMAIRE
- Alliages de Titane forgés/matricés
- Filière Titane
- Élaboration
- Forgeage
- Matriçage
- Développements récents et perspectives
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Forgeage/Matriçage des alliages de Titane
Forgeage/matriçage:
Succession d’opérations réalisées à chaud pour obtenir des pièces de formes
accompagnées de caractéristiques mécaniques élevées.
ET
Caractéristiques mécaniques et
métallurgiques définies par les
spécifications ( ex: AIMS…)
Mise en Forme
Résistance à la Traction à 400°C
1000
900
Re
800
Rm
700
40
37
34
31
28
25
22
19
16
13
10
7
4
600
1
Re Rm ( MPa)
1100
3
Evolution des formes des pièces matricées
Evolution vers des formes
Gammes
béta
complexes
Tex
4
Alliages de Titane: Caractéristiques mécaniques
3 exemples d’alliages de Titane forgés pour l’aéronautique:
ALLIAGE
TRACTION 20°C
Mpa
Re
TA6V
900
Ti 10-2-3
1100
Ti 6246
1000
Rm
1000
1200
1100
TRACTION à
CHAUD
A% Re
Rm
FLUAGE
A%
TENACITE
MPam1/2
18
→350°C
60
10
→350°C
40 à 80
à 450 °C
930 12 →500 °C
6 740
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Ce qu’il faut savoir:
Les microstructures des alliages de Titane seront différentes
selon les conditions de matriçage/traitement thermique (αβ ou β).
Les caractéristiques d’usage seront aussi différentes..
FATIGUE
10E8 Cy
UTILISATION
MPa
350
Moteurs (fan disc) et
structures
aéronautiques
600 à 700 Trains d'atterrissage
500
Compresseurs
moteurs
α+β
β
β transus ≈ 1000°C
(TA6V)
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Forgeage matriçage des alliages de Titane
Les pièces forgées sont des pièces de renfort de structure
Texte Introduction importante depuis l’A380 et renforcée sur l’A350
Texte
Te
Te
Texte
Texte
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Forgeage/Matriçage des alliages de Titane
SOMMAIRE
- Alliages de Titane forgés/matricés
- Filière Titane
- Élaboration
- Forgeage
- Matriçage
- Développements récents et perspectives
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Forgeage/Matriçage: du lingot au produit transformé
Elaboration
Transformation Amont
Presse à forger
Transformation Aval
Presses à matricer
Lingots
Billettes
Pièces
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La filière du titane – L’élaboration
LAMINAGE
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De l’éponge au lingot
UKTMP
Kazhastan
Lingot prêt à
l’expédition
L’éponge
VAR et salle de
contrôle
Techniques d’élaboration
Les techniques d’élaboration ont été fixées entre 1985 et 1995.
- Possibilité de double ou triple fusion VAR ( Vacuum Arc Remelting) à partir
d’éponges ou utilisation des techniques à creuset froid (EBCHR, PAM…) pour
utiliser davantage de matière recyclée. La dernière opération est toujours une
refusion VAR.
- Quelques incidents majeurs lors de la mise au point
⇒ Pour les applications aéronautiques, reste un point à surveiller.
Les principaux défauts liés à
l’élaboration
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La filière du titane – Le forgeage de lingot
LAMINAGE
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Le Forgeage
Forgeage : Déformation du métal entre deux outils plats
Opération de forgeage (UKAD)
00062.MTS
Modélisation du forgeage
eb2.avi
smx.avi
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Le Forgeage
Nouvelle presse à forger de
4500T UKAD :
•Pilotable selon les paramètres
process définis
•Acquisition de données de process
(supervision)
Finition et contrôles:
• Ecroutage par usinage
• Contrôle Ultra-sons par
« multiéléments » ( Phase Array)
25 mai 2011
• Vérification microstructure et
caractéristiques mécaniques
⇒ Autres outils possibles:
- Machines à forger à outils multiples
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La filière du titane – Le Matriçage
LAMINAGE
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Le Matriçage
Matriçage : Mise en forme de pièces complexes à partir d’une
ébauche métallique entre deux outillages gravés
Tes
Tes
Matriçage de pièce de
structure à INTERFORGE
00011.MTS
Modélisation du matriçage
rail_B.AVI
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PRESSE DE
65000TINTERFORGE
(Issoire)
Installée en 1975- dotée
d’une supervision depuis
1993
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Presse de 40 000 T- Pamiers
Pilotable en vitesse,
force, hauteur
Ouverture 4500mm,
Course 1500 mm
Temps de transfert
four/presse réduit
Acquisition de données
de process
⇒ Autres outils
possibles:
- Presse à vis
- pilons
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Traitement Thermique- Finition et Contrôles
•Traitement Thermique :
• obtention de la microstructure et des caractéristiques mécaniques requises en (αβ) ou
(β) selon la spécification.
• génération potentiel de contraintes résiduelles lors du refroidissement.
•Grenaillage et décapage chimique :
• Pour enlever la couche d ’oxyde primaire créée par les séjours à hautes températures.
et éliminer par décapage ( bain nitorfluorhydrique) la couche dure de surface (riche en
O2 et alpha primaire)
•Contrôles:
•
Ressuage
•
Ultra Sons
•
Test sur appendice (métallographie,
Caractéristiques mécaniques…)
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Forgeage/Matriçage des alliages de Titane
SOMMAIRE
- Alliages de Titane forgés/matricés
- Filière Titane
- Élaboration
- Forgeage
- Matriçage
- Développements récents et perspectives
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Exemple de développement- Pièces de Structure
Alliage de Titane haute résistance
Ti 10-2-3
Rm 1250 Mpa
Trains d’atterissage
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La maîtrise des contraintes résiduelles
Une problématique liée au traitement thermique sur pièces complexes
La maîtrise des contraintes résiduelles est à
l’interface entre le donneur d’ordres, le forgeron et
l’usineur
⇒
Matriçage
Refroidissement
Air
Mise en
solution
Refroidissement
Faible
gradient de
déformation
Détentionnement
Faible
gradient
thermique
Refroidissement
air
Gradient
thermique
important
Relaxation
Usinage
Relaxation
Gradient
thermique
Faible niveau de contraintes résiduelles
Redistribution
des
contraintes
Maîtrise des contraintes résiduelles
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22
Le métier du forgeron/matriceur
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Le futur du forgeage/matriçage….
Les clés du développement :
- Etre à l’écoute de nos clients pour anticiper leurs besoins et développer des
partenariats avec une valeur ajoutée pour chacun des partenaires.
- Améliorer l’efficacité de nos process (mise au mille/buy to fly) et les coûts.
- -Réduire les temps de cycle par la recherche de solution plus fiables.
-
Développer et maîtriser les outils de simulation.
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Forgeage matriçage des alliages de Titane
Merci de votre attention
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