Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Lothar ALBANO-MÜLLER : Docteur-ingénieur
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Eckart SCHNEIDER
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Ulrich BODE : GKN Sinter Metals
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le forgeage à partir de poudres (FF ou forgeage-frittage) assure le lien entre la métallurgie des poudres conventionnelle et le forgeage à froid, à savoir la réalisation de produits finis (net shape manufacturing) de faible coût et constitués de matériaux de haute résistance.
Grâce à l’amélioration des propriétés mécaniques, la remarquable précision géométrique et la grande fiabilité du procédé, le forgeage à partir de poudres (Powder Forging PF) a été bien accepté dans le monde entier pour les applications relatives aux éléments de structure de haute résistance. La demande pressante, en vue d’aboutir à un allègement des structures des véhicules et à un faible coût total de fabrication, a amené l’introduction du FF dans l’industrie automobile.
Nous illustrerons, à l’aide de l’exemple des bielles forgées-frittées, les avantages techniques, et économiques que procure un procédé permettant de fabriquer sans opération d’usinage des produits finis prêts à être assemblés.
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Conception pour un faible coût3. Conception de pièces aux performances élevées
3.1 Propriétés physiques
La métallurgie des poudres fournit généralement des microstructures homogènes et isotropes pratiquement dénuées de textures morphologiques ou cristallographiques. Grâce au forgeage, à partir de poudres en matrices fermées sans écoulement latéral de matière, cette caractéristique est conservée et permet d’atteindre des niveaux élevés de densité et de résistance. Actuellement, les catégories de poudres prémixées, principalement Fe-Cu-C, ou les poudres pré-alliées, telles que Fe-Cr-Ni-Mo-Mn (Sint F30, Werhodit 70), sont utilisées dans le monde entier pour la fabrication des bielles. Il a été prouvé que l’ajout de petites quantités de MnS a une influence favorable sur l’usinabilité, les répercussions au niveau des limites de fatigue étant négligeables.
Le tableau 1 donne les propriétés mécaniques des aciers communément utilisées pour les bielles en forgeage-frittage.
Compte tenu de l’homogénéité des propriétés des composants sur l’ensemble de leur surface, la faible dispersion et les valeurs élevées des caractéristiques de fatigue, combinées avec la faible sensibilité à l’encochage des aciers FF, peuvent être exploitées pour augmenter la résistance spécifique et réduire les sections transversales et, en conséquence, les poids des pièces. En termes de bielles, cela permet aux ingénieurs concepteurs de réduire les masses oscillantes dans le processus de combustion des moteurs.
La variation des teneurs en éléments d’alliage, tels que le molybdène en liaison avec une optimisation des teneurs en carbone, permet d’effectuer n’importe quel traitement thermique ultérieur et ainsi de conférer au produit FF des propriétés personnalisées répondant aux attentes du client, les microstructures étant de meilleure qualité.
Des niveaux de résistance supérieurs à 1 500 N/mm2, impossibles à atteindre avec le forgeage conventionnel, du fait de la forgeabilité insuffisante des nuances correspondantes, peuvent être obtenus avec le forgeage à partir des poudres.
La figure 5 donne les propriétés mécaniques de l’alliage en acier forgé fritté allié à 1,5 % Mo et 0,4 % C.
La composition personnalisée de l’alliage...
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