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Yves COMBRES : Docteur en sciences et génie des matériaux - Ingénieur civil des Mines - Chef de service Fusion-Forge à CEZUS
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le titane et ses alliages offrent de nombreux avantages comparés à d’autres métaux du fait de leur excellent compromis propriétés mécaniques/résistance à la corrosion. Un de leurs domaines d’application privilégiés est le secteur aéronautique et spatial (disques de moteurs d’avion, train d’atterrissage, carters, éléments de voilure...). 70 % du marché consiste en des produits longs destinés à être matricés ; les 30 % restants sont surtout des produits plats pour l’emboutissage ou le gonflage superplastique.
Au moins autant, sinon plus, que pour tout autre système d’alliage, les propriétés d’emploi des alliages de titane sont extrêmement dépendantes de la microstructure. Ainsi, afin d’obtenir la meilleure nuance pour une application donnée et d’optimiser les caractéristiques mécaniques, on a toujours recours à des traitements thermomécaniques et thermiques dans les étapes de fabrication. Le but est d’obtenir non seulement la forme finale de la pièce, mais aussi la microstructure adaptée au cahier des charges des propriétés mécaniques.
L’objectif de cet article est donc de fournir aux utilisateurs potentiels du titane et de ses alliages des notions de base sur la fabrication des demi-produits ou des produits finis par forgeage, laminage, filage, tréfilage, emboutissage et gonflage superplastique. Pour ce faire, ce texte sera divisé en trois parties. Tout d’abord, la métallurgie du titane (phases en présence, morphologie...) sera brièvement rappelée ainsi que les évolutions microstructurales dynamiques et statiques. Puis sera présentée la fabrication des demi-produits. Enfin, on abordera la fabrication des produits finis.
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- Version archivée 2 de déc. 2010 par Yves COMBRES
- Version courante de janv. 2023 par Yves COMBRES
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3. Mise en forme de pièces finies
À partir des demi-produits à base de titane précédemment élaborés, on fabrique des pièces finies. L’objectif est d’obtenir, outre la forme ayant les cotes les plus proches possible des cotes finales de la pièce, une microstructure qui conditionne les propriétés mécaniques. Pour les pièces massives, on utilise le forgeage, pour les pièces minces, l’emboutissage voire le gonflage superplastique ou la métallurgie de poudres.
3.1 Forgeage
Selon les propriétés d’usage finales, les demi-produits précédemment fabriqués sont forgés soit au-dessus du transus (forgeage β), soit au-dessous.
HAUT DE PAGE
Le forgeage libre consiste à déformer la pièce entre deux tas plats froids. Les échanges de chaleur à l’interface pièce/outil sont assez importants, ce qui fait que des différences de température cœur/bord importantes sont engendrées. Cela peut conduire à l’apparition de fissures en surface.
HAUT DE PAGE3.1.2 Forgeage en matrice fermée
Le matriçage des alliages de titane reste la voie principale de fabrication des pièces, notamment dans le domaine de l’aéronautique et de l’aérospatial.
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Choix de la température des matrices
Le forgeage isotherme, qui requiert des matrices à la même température que la pièce à forger, peut être appliqué, mais la durée de vie des matrices peut être réduite par une utilisation à très haute température. Sachant que les pertes de chaleur à la surface de la pièce peuvent être limitées, dans une large mesure, par l’utilisation de matrices chaudes, donc à une température inférieure à celle de la pièce, on peut quand même garantir un certain caractère isotherme au forgeage, les pertes pouvant même être compensées par la chaleur dissipée par la déformation plastique.
Cette technique intermédiaire entre le matriçage isotherme et le matriçage conventionnel consiste à...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DONACHIE (M.J.) - Titanium : a technical guide - Jr Ed. ASM international (1988).
-
(2) - COMBRES (Y.) - Actes du colloque SF2M - (S-O) (1994).
-
(3) - COMBRES (Y.) et al - Revue française de Métallurgie - p. 225-236 (1992).
-
(4) - TAKAHASHI (K.) et al - Revue française de Métallurgie - p. 599-610 (mai 1993).
-
(5) - DAJNO (D.) - Rhéologie globale et structurale des alliages de titane Ti6Al4V et β-CEZ dans les domaines α + β et β - Thèse ENSMSE (1991).
-
(6) - COME (N.) - Déformation à chaud et évolutions microstructurales des alliages de titane Ti6Al4V et β-CEZ dans le domaine β - Thèse ENSMN (1991).
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