le formage superplastique et le soudage par diffusion

ÉPREUVE COMMUNE DE TIPE - Partie D
TITRE : LE FORMAGE SUPERPLASTIQUE ET LE SOUDAGE PAR
DIFFUSION
Temps de préparation : ……………..….2 h 15 minutes
Temps de présentation devant le jury : …….10 minutes
Entretien avec le jury : ……………………..10 minutes
GUIDE POUR LE CANDIDAT :
Le dossier ci-joint comporte au total : 13 pages
Document principal: 13 pages
Pas de document complémentaire.
Travail suggéré au candidat :
•
•
Décrire succinctement le principe de la technique SPF/DB
Mettre en évidence les avantages de cette technique par rapport à d'autres
procédés plus classiques; montrer ses contraintes et ses limites.
CONSEILS GENERAUX POUR LA PREPARATION DE L'EPREUVE :
* Lire le dossier en entier dans un temps raisonnable (environ 30 mn pour une
première lecture).
* Réserver du temps pour préparer l'exposé devant le jury.
-
-
Vous pouvez écrire sur le présent dossier, le surligner, le découper … mais
tout sera à remettre au jury en fin d’oral.
En fin de préparation, rassemblez et ordonnez soigneusement TOUS les
documents (transparents, etc.) dont vous comptez vous servir pendant
l’oral, ainsi que le dossier, les transparents et les brouillons utilisés
pendant la préparation. En entrant dans la salle d'oral, vous devez être
prêt à débuter votre exposé.
A la fin de l'oral, vous devez remettre au jury le présent dossier, les
transparents et les brouillons utilisés pour cette partie de l'oral, ainsi que
TOUS les transparents et autres documents présentés pendant votre
prestation.
Le formage superplastique (SPF) et le
soud age par d iffusion (D B )
C’est en 1920 qu’a été mis, pour la première fois, en évidence un comportement
superplastique des métaux , c’est à dire sa capacité à supporter une déformation importante,
lors de la déformation d’un alliag e ternaire z inc-aluminium-cuivre par R osenh ain, H ang ton et
B ing h am. L a déformation, encore relativement faib le, était de l’ordre de 6 0% . E n 1928
J enk ins ob serva une déformation de 4 00%
avec des alliag es cadmium-z inc et plomb -étain.
C’est P erson, en 193 4 , qui étab lit un record en allong eant de 195 0%
l’alliag e b ismuth -étain
ex trudé. Ce n’est qu’à partir de la fin des années 5 0 que les premières applications on été
développées aux
E tats-U nis. C’est pour l’industrie aéronautique, et initialement avec un
alliag e de titane, que les premières pièces superplastiques ont été formées.
L a division B 1 de R ock w ell I nternational y avait trouvé l’opportunité de réduire à la fois le
poids et le coû t du b omb ardier B 1 en utilisant une solution de secours : le procédé S P F et
S P F /D B
avec l’alliag e de titane T A 6 V . E n effet, le prototy pe était très lourd de la queue, et
devait emporter un contre-poids sur la partie avant pour rétab lir l’équilib re. L ’utilisation de ce
procédé permis de réduire le nomb re d’assemb lag es rivetés dans les nacelles des réacteurs ;
on a pu ainsi réduire le poids de l’arrière, le contre-poids et donc diminuer la masse totale de
l’avion. Cette première application a montré immédiatement l’intérê t que présentait cette
tech nolog ie.
O n compte, au déb ut des années 8 0, une diz aine d’entreprises produisant des sous ensemb les
à partir de ce procédé, elles sont situées aux
E tats-U nis et en A ng leterre. D urant cette
décennie, le nomb re de ces entreprises a triplé et plus des 2/ 3 sont situées outre A tlantique.
A CB , pour sa part, construit les presses de marque Loire depuis plus de 5 0 ans et s’est
positionné comme un g rand spécialiste du formag e des alliag es lég ers ( aluminium et titane) et
comme un des plus importants fournisseurs de presses h y drauliques pour l’industrie
aéronautique. S a g amme s’étend des presses de formag e sur coussin de caoutch ouc, au
formag e par étirag e ( fig . 1) . S es récents succès auprès de l’A érospatiale, de D assault, de la
S O N A CA
et de D eutsch A irb us en font le leader sur le march é européen. D epuis plusieurs
années, A CB a étendu sa g amme aux presses de formag e superplastique.
Fig. 1- P r e s s e A C B d e f o r m a ge p a r é t ir a ge e t p r in c ip e
L A T E C H N O L O G IE
L e f o r m a ge s u p e r p l a s t iq u e ( S u p e r P l a s t ic Fo r m in g : S P F)
Alors que les alliages classiques n e p euv en t se d é f orm er que j usqu’ aux en v iron s d e 2 0 % , les
alliages sup erp last iques, sous cert ain es con d it ion s d e t em p é rat ure, d e con t rain t e et d e
d é f orm at ion , on t la p rop rié t é d ’ at t ein d re d es allon gem en t s d e p lusieurs cen t ain es d e %
cert ain s p euv en t aller j usqu’ à 1 0 0 0 , v oire 3 0 0 0 % .
Fig.2 - D é f o r m a t io n s u p e r p l a s t iq u e d ' u n e é p r o u v e t t e b a s e N i ( 6 5 0 %
( f ig. 2 ) ,
).
C et t e p rop rié t é est ex p liqué e p ar la st ruct ure in t ern e d e ces m at é riaux qui d oit ê t re con st it ué s
d e grain s f in s ( < 1 0 µm ) et é quiax es ( c’ est à d ire orien t é s san s d irect ion p riv ilé gié e) . Au cours
d e la d é f orm at ion , ceux -ci sub issen t un e succession d e rot at ion s, d e glissem en t s aux j oin t s d e
grain s et d e recon st it ut ion d es liaison s in t er-gran ulaires ( f ig. 3 ) . L es t ô les son t ob t en ues p ar
un e succession d e lam in ages croisé s av ec d e f ort s t aux d ’ é crouissage, suiv is d e t rait em en t s
t h erm iques.
F ig .3 –E v o lu t io n d e la s t r u c t u r e d u e à u n e t r a c t io n .
O n
tro u v e ty p iq u e m e n t d a n s c e s m a té ria u x
a llia g e s d ’a lu m in iu m
L a m is e e n
s u p e rp la s tiq u e s l’a llia g e d e tita n e T A 6 V , le s
7 4 7 5 , 5 0 8 3 e t le S u p ra l 1 0 0 a in s i q u e d e s a llia g e s d e n ic k e l.
œ u v re p a r le p ro c é d é S P F
p e rm e t d e ré a lis e r à p a rtir d e tô le s e n
a llia g e s
s u p e rp la s tiq u e s d e s p iè c e s q u i s o n t h a b itu e lle m e n t d e s e m b o u tis p ro fo n d s o u d e s fo rm e s
c o m p le x e s n o n d é v e lo p p a b le s .
L e p ro c é d é c o n s is te à p in c e r u n e tô le e n tre u n e c u v e e t u n c o u v e rc le e t à m a in te n ir c e t
e n s e m b le é ta n c h e p a r u n e p re s s io n m é c a n iq u e . E n s u ite , p a r l’in te rm é d ia ire d ’u n e p re s s io n
g a z e u s e , o n d é fo rm e c e tte tô le e n re s p e c ta n t le s p a ra m è tre s d e c o n tra in te e t d e v ite s s e d e
d é f o r m a tio n d u m a té r ia u ( f ig .4 ) . P o u r c e f a ir e , o n u tilis e u n e p r e s s e q u i a u r a tr o is r ô le s :
- m a in te n ir la
p re s s io n
s u r l’o u tilla g e p o u r a s s u re r u n e é ta n c h é ité p a rfa ite e t u n e
c o n tra in te s u r le s jo in ts c o n s ta n te p e n d a n t to u te la d u ré e d e l’o p é ra tio n ;
-m a in te n ir l’e n s e m b le d e l’o u tilla g e à u n e te m p é ra tu re rig o u re u s e m e n t u n ifo rm e (± 5 ° )
à 5 1 5 ° p o u r l’a lu m in iu m
- in tro d u ire
à
e t 9 2 5 ° p o u r le tita n e g râ c e à u n e e n c e in te fo u r ré g u lé e ;
l’in té rie u r d e
c e tte
e n c e in te
u n e
p re s s io n
g a z e u se
rig o u re u s e m e n t
c o n trô lé e , a u m o y e n d ’u n e a rm o ire d e c o n trô le d e g a z à p lu s ie u rs lig n e s , a v e c u n e
to lé ra n c e d e q u e lq u e s d iz a in e s d e m b a r.
Fig.4 – D é f o r m a t io n d ' u n e t ô l e p a r l e p r o c é d é S P F.
P o u r l’a lu m in iu m , o n
a jo u te ra
u n e
c o n tre
p re s s io n
p o u r m a in te n ir la
tô le
e n
p re s s io n
i s o s t a t i q u e e t é v i t e r d e f a i t l a c a v i t a t i o n , s o r t e d e p o r o s i t é q u i s e f o r m e l o r s q u e c e l l e -c i s e
d é fo rm e e t q u i d im in u e c o n s id é ra b le m e n t le s c a ra c té ris tiq u e s m é c a n iq u e s . C e tte c o n tre p re s s io n p o u rra a tte in d re 4 0 b a r.
L e s o u d a ge p a r d if f u s io n ( D if f u s io n B o u n d in g : D B )
C ’e s t u n p ro c é d é d e s o u d a g e e n p h a s e s o lid e o ù le s m a té ria u x s o n t c h a u ffé s g lo b a le m e n t p u is
m is e n c o n ta c t s o u s l’e ffe t d ’u n e p re s s io n p e n d a n t u n c e rta in te m p s . Il c o n d u it à u n e lia is o n
d o n t le s p ro p rié té s m é c a n iq u e s s o n t p ro c h e s d e c e lle s d u
m a té ria u
d e b a s e . L e s é ta p e s
c o n d u i s e n t à u n e c o n t i n u i t é p h y s i q u e e t c h i m i q u e à l 'é c h e l l e m a c r o s c o p i q u e d e l a m a t i è r e e t
s o n t r e p r é s e n t é e s f i g u r e 5 . C e r é s u l t a t e s t o b t e n u g r â c e à l 'e f f e t c o n j u g u é d e l a p r e s s i o n e t d e
l a t e m p é r a t u r e ; l a p r e s s i o n a s s u r a n t u n c o n t a c t s u f f i s a m m e n t i n t i m e a f i n q u 'à u n e t e m p é r a t u r e
é le v é e , u n e d iffu s io n d e s a to m e s e n tre le s é lé m e n ts à a s s e m b le r s o it a s s u ré e .
L e s é tu d e s o n t m o n tré q u ’il e x is ta it u n e re la tio n e n tre la p re s s io n e t le te m p s p o u r o b te n ir u n
s o u d a g e p a r d if f u s io n s a n s d é f a u t ( f ig .6 ) .
F i g . 5 –S c h é m a t i s a t i o n d e s t r o i s é t a p e s d u s o u d a g e p a r d i f f u s i o n .
F ig .6 –C o u r b e d u s o u d a g e
p a r d iffu s io n d u T A 6 V .
Il e s t p o s s ib le , p a r c e tte te c h n o lo g ie , d e s o u d e r b e a u c o u p
d e m a té ria u x
ta n t h o m o g è n e s
(T A 6 V , 2 5 C D 4 , 1 5 C P 2 5 , 7 3 C N 1 8 … ), q u ’h é té ro g è n e s (2 5 C D 4 /Z 1 0 C N T 1 8 , 1 5 C D V 6 /A l,
C u /A l, N i/C u …
).
D a n s c e rta in s c a s , p o u r a m é lio re r le s o u d a g e , o n p e u t ê tre a m e n é à in te rp o s e r d e fin e s c o u c h e s
e n tre le s m a té ria u x à s o u d e r (in te rla y e r).
L e s p a ra m è tre s d e s o u d a g e s o n t im p o rta n ts d e m ê m e q u e la n a tu re d e s m a té ria u x .
L e s c a ra c té ris tiq u e s à p re n d re e n c o m p te s o n t:
- l e d i a g r a m m e d 'é q u i l i b r e q u i d é t e r m i n e l e s c o n d i t i o n s d e s o u d a g e e t l e s p r o p r i é t é s d u j o i n t .
- l e s p r o p r i é t é s p h y s i c o -c h i m i q u e s : p o i n t d e t r a n s f o r m a t i o n , o x y d a t i o n , d i l a t a t i o n .
- l e s c a r a c t é r i s t i q u e s m é c a n i q u e s : m o d u l e d 'é l a s t i c i t é , l i m i t e é l a s t i q u e .
La combinaison SPF/DB
Les températures de soudage par diffusion et de mise en œuvre par formage superplastique de
l’ alliage T A V 6 sont les mê mes, d’ où la naissanc e d’ une tec h nologie mix te mettant en œuvre
c es deux proc édés. A u c ours d’ un mê me c y c le, il y aura suc c essivement des opérations de
soudage par diffusion et des opérations de formage superplastique. P ar c e proc édé, il est
possib le d’ ob tenir des piè c es c omposées de plusieurs tô les h ab ituellement rivetées, c ollées ou
soudées ou mê me taillées dans la masse ; c e sont des piè c es à struc tures alvéolaires.
La tec h nique c onsiste à préparer des sandw ic h es de tô le sur lesquels on aura préalab lement
déposé par masquage un produit anti-diffusant appelé stop-of f à b ase de nitrine de b ore sur
les z ones qui ne doivent pas ê tre soudées. I l est impératif de maî triser le dépô t du stop-of f , tant
du point de vue géométrique que c h imique. La diffic ulté maj eure est d' ob tenir une limite de
soudage positionnée avec une préc ision suffisante.
La premiè re ph ase de préparation des tô les à assemb ler c ommenc e par un déc apage c h imique,
qui c onsiste à les plonger dans un b ain d' ac ide. E n effet, le soudage par diffusion ne peut se
faire que s' il n' ex iste auc une b arriè re anti-diffusante c omme les ox y des de surfac e ou les
résidus graisseux .
E nsuite, à l’ intérieur de l’ outillage, par pression h ab ituellement de 2 0 à 3 0 b ar et pendant une
durée d’ une à deux h eures, on proc è de à une premiè re opération de soudage par diffusion des
z ones non masquées. P uis on insuffle, au travers de fines rainures préalab lement usinées dans
la tô le, de l’ argon pour déformer les piè c es, tendre les raidisseurs et les faire épouser la forme
intérieur de l’ enc einte ( fig. 7 ) .
O n peut également réaliser des piè c es à partir de :
-
deux tô les : tub ulures
-
quatre tô les : deux peaux et doub les raidisseurs inc linés ou raidisseurs en I …
-
trois tô les : deux peaux et raidisseurs à 3 0 ° ou 4 5 °
B ien entendu, les formes ex térieures peuvent ê tre c omplex es.
F ig .7 –S P F –D B : t e c h n iq u e s à t r o is e t q u a t r e t ô le s .
Dimensio nnement d es p iè c es et c a l c u l d es c y c l es
Le fort allongement des tôles qui permet de réaliser les emboutis profonds entraîne une
diminution des épaisseurs dans les z ones les plus déformées. C ec i peut présenter un
inc onv énient pour la c onc eption des piè c es et leur résistanc e méc anique.
I l ex iste des logic iels qui sont c apables de modéliser en trois dimensions et de c alc uler les
déformations des tôles ainsi que les c y c les de formage.
D ifférentes c onditions doiv ent ê tre remplies pour obtenir les allongements superplastiques
sans c réer de stric tions ( réduc tion loc ale de sec tion) , tout en réalisant des c y c les le plus c ourts
possibles :
-
-
la température ( T formage ≈
T fusion/ 2 ) est limitée par les domaines de température
de c h angement de ph ases et de grossissement de grains. C es ph énomè nes diminuent
les propriétés de superplastic ité.
la c o n trai n te ( sollic itation interne du matériau, s tres s en anglais c orrespondant à une
pression par unitéde surfac e) : elle doit ê tre inférieure à une v aleur max imale pendant
toute la déformation ( pour le T A 6 V : σ =
-
temps.
8 M pa) . E lle peut v arier en fonc tion du
la v i tes s s e d e d éf o rmati o n ( s trai n rate en anglais) ( la déformation est le rapport
entre la v ariation de longueur et la longueur initiale d’ un élément) doit ê tre inférieure à
une v itesse max imale ( = 2 % / mn pour le T A 6 V ) .
L e paramè tre d e s uperplas ti c i té : c e paramè tre ( m) qui c arac térise la propension à la
superplastic ité d’ un matériau doit ê tre c ompris entre 0 , 5 et 1 . I l est fonc tion de la
température et de la v itesse de déformation. P lus m est proc h e de 1 et plus le matériau
est fac ile à déformer.
La loi qui lie les différents paramè tres s’ ex prime : σ = kε& . Cette loi dite de Norton-H of f
ex p rim e q u e la c ontra inte d' é c ou lem ent du m a té ria u dé p end de la v ites s e de dé f orm a tion p a r
l' interm é dia ire du c oef f ic ient m.
L e log ic iel p rend en c om p te c es dif f é rents p a ra m è tres ; il p eu t inté g rer l’ é v olu tion g ra nu la ire
en f onc tion du tem p s ; il p erm et a u s s i de tenir c om p te des f orc es de c onta c t et de l’ inf lu enc e
du f rottem ent. I l op tim is e les v ites s es de dé f orm a tion et les c ontra intes p ou r ob tenir les
meilleurs cycles. On voit, sur l’exemple d ’une tra versé e d e tuya uterie en a luminium 7 4 7 5 , les
d if f é rentes courb es ob tenues pa r le log iciel ( f ig .8 à 1 1 ) .
Fig.8 – C o u r b e d e m
d u T A 6 V ( A ga r d ) .
Fig.9 – C o u r b e ( A ga r d ) σ = kε&
!#"%$&$(')*
+ ,$-.*/.0"%$1'2
Fig.1 0 – C o m p a r a is o n d e s c o m p o r t e m e n t s
Fig.1 1 – V it e s s e d e d é f o r m a t io n .
P a r ce moyen, il est possib le d e d essiner les meilleures f ormes d e piè ces d ' une pa rt pour les
a d a pter à leur f onctionna lité propre, et d ' a utre pa rt utiliser a u mieux les a va nta g es d u f orma g e
S P F . D e plus, il est possib le d e pa rtir d ' une tô le à é pa isseur va ria b le, ob tenue pa r usina g e
mé ca niq ue ou ch imiq ue. D a ns ce ca s, on peut optimiser les va ria tions d ' é pa isseur sur les
piè ces f inies.
Intérêts de la technologie
L e fo rm a g e s u p e rp la s tiq u e a p p o rte d e n o m b re u x a v a n ta g e s d a n s la c o n c e p tio n e t la ré a lis a tio n
d e s p i è c e s : l e s f o r t s a l l o n g e m e n t s p e r m e t t e n t d 'o b t e n i r d e s e m b o u t i s d e f o r m e s t r è s é l a b o r é e s .
L e c o n c e p te u r p o u rra ré u n ir e n
u n e s e u le p iè c e u n e n s e m b le d e p iè c e s o u u n e n s e m b le
d 'é l é m e n t s q u i a u r a i e n t é t é f o r m é s s é p a r é m e n t p a r d e s m o y e n s d 'e m b o u t i s s a g e t r a d i t i o n n e l s . I l
p o u rra d e p lu s c o n c e v o ir d e s p iè c e s d e p lu s ie u rs fo n c tio n s e t u n e ré d u c tio n im p o rta n te d u
p o id s .
L 'é l a b o r a t i o n à c h a u d e n t r a î n e u n d é t e n s i o n n e m e n t c o m p l e t d e l a m a t i è r e e t u n e p a r f a i t e
ré p é ta b ilité
d e s fo rm e s . O u tre
la
s u p p re s s io n
d e s a ju s te m e n ts lo rs d e s m o n ta g e s , c e tte
t e c h n i q u e p e r m e t l 'i n t e r c h a n g e a b i l i t é t o t a l e d e s é l é m e n t s .
P o u r le s a llia g e s d e tita n e q u i s o n t d iffic ile s , v o ire p a rfo is im p o s s ib le s , à fo rm e r à fro id le
f o r m a g e s u p e r p l a s t i q u e p r é s e n t e d e p l u s l 'a v a n t a g e d 'u n e é l a b o r a t i o n s o u s a t m o s p h è r e n e u t r e
e t r é d u i t p a r l à l 'o x y d a t i o n s u p e r f i c i e l l e . I l p e r m e t d o n c d e r é a l i s e r d e s é b a u c h e s p r o c h e s d e l a
f o r m e f i n a l e d i m i n u a n t a i n s i l e p o i d s d e l a m a t i è r e m i s e e n œ u v r e e t l e s t e m p s d 'u s i n a g e .
L a c o m b in a is o n d e s d iffé re n ts c o û ts d e p ro d u c tio n (o u tilla g e , m a tiè re e t c y c le d e fo rm a g e )
s itu e le n iv e a u d e p ro d u c tio n o p tim u m
p i è c e s p a r a n . L 'i n t é r ê t p o u r l e S P F
d u S P F a u x a l e n t o u r s d e s é r i e s d e l 'o r d r e d e 5 0 à 5 0 0 0
c ro ît a v e c la c o m p le x ité d e s fo rm e s d e m a n d é e s . O n
o b s e r v e f r é q u e m m e n t d e s g a i n s d e c o û t d e l 'o r d r e d e 2 0 à 3 0 %
tra d itio n n e lle a u S P F .
C e p a s s a g e n é c e s s ite s o u v e n t d e s m o d ific a tio n s o u
c o n c e p tio n
d e s p iè c e s . L e s b u re a u x
e n p a s s a n t d 'u n e t e c h n o l o g i e
d e s é v o lu tio n s d a n s le d e s s in
d 'é t u d e s e t l e s c o n c e p t e u r s d e
p rim o rd ia l d a n s le d é v e lo p p e m e n t d e la te c h n o lo g ie .
p iè c e s o n t u n
e t la
rô le
A v e c l 'a s s o c i a t i o n d u s o u d a g e p a r d i f f u s i o n d u t i t a n e e t l a p o s s i b i l i t é d e r é a l i s e r d e s s t r u c t u r e s
a l v é o l a i r e s , o n p e u t f o r m e r d e s e n s e m b l e s a u t o -r a i d i s p r é s e n t a n t d e s g a i n s d e m a s s e t r è s
im p o rta n t.
L es ap p lications S P F et S P F / D B
C 'e s t d a n s l 'i n d u s t r i e a é r o n a u t i q u e q u e l e s t e c h n o l o g i e s S P F e t S P F / D B
d e le u rs a p p lic a tio n s .
A u
c o u rs
d e s
d ix
d e rn iè re s
a n n é e s,
o n
re c e n se
u n
n o m b re
tro u v e n t la m a jo rité
im p o rta n t
e t
c ro is s a n t
d ' a p p l i c a t i o n s , p r i n c i p a l e m e n t a u x E t a t s -U n i s e t a u R o y a u m e -U n i , e t p o u r u n e m o i n d r e p a r t ,
en France et en Allemagne. On notait par exemple aux Etats-U nis en 1 9 8 4 , la prod uction d e
2 3 0 piè ces en titane par la tech nologie S P F pour les programmes F1 5 , F1 8 , AV 8 B et B 1 . En
1 9 8 1 , au R oy aume-U ni, q uatre piè ces d e structure ont é té introd uites sur un av ion civ il pour
la premiè re f ois ( Airb us A 3 1 0 ) .
S ur la maj orité d es programmes aé ronautiq ues ( av ions ou h é licoptè res) militaires ou civ ils, on
trouv e auj ourd ' h ui d es applications d e la tech nologie av ec d es piè ces en aluminium et en
titane: capots, carters, entré es d ' air, raid isseurs, tuy auteries et caré nages d iv ers. AC B
ré alise
notamment d iv erses piè ces ( f ig 1 2 et 1 3 ) sur d es programmes comme l' Airb us A3 2 0 , l' Airb us
A3 3 0 / 3 4 0 , le S AAB 2 0 0 0 ou le T B M 7 0 0 . L a lè v re d ' entré e d ' air d e ce d ernier est ré alisé e en
titane T A6 V
en une seule opé ration d e soud age par rapport au procé d é trad itionnel q ui
consistait à soud er plusieurs piè ces f ormé es.
F i g . 1 2 – D é v i a t e u r d e j e t p o u r h é l i c o p t è r e Gazelle.
F ig .1 3 –S P F t ô le é p a is s e T A 6 V
En ce q ui concerne le S P F/ D B , le maté riau utilisé est le titane T A6 V ; on trouv e la maj orité
d es applications sur les programmes militaires. L es portes, capots, ré serv oirs, empennages,
v olets, cloisons sont d es ensemb les q ui sont ré alisé s av ec d es structures alv é olaires d e ty pe
S P F/ D B d e 2 , 3 ou 4 tô les.
Au total, les principaux d é b ouch é s se situent actuellement :
-
d ans les nouv eaux programmes aé ronautiq ues d è s la conception d es appareils;
-
pend ant les ph ases d ' analy ses d e la v aleur et d e ré d uction d es coû ts pour les
-
pend ant les opé rations d e mod if ication et d ' ad aptation d es appareils à
-
prod uctions d ' av ions en grand es sé ries;
missions, av ec d ' autres é q uipements;
ch ez les é q uipementiers.
d ' autres
Perspectives d'évolution
L'extension des applications superplastiques s'est considérablement développée pendant ces
dix derniè res années et des prog rè s importants ont été f aits dans tous les domaines qui
concourent à l'amélioration des perf ormances et des coû ts de ces piè ces.
Tout d'abord, les matériaux
I l existe maintenant sur le march é toute une série de matériaux pouvant ê tre utilisés pour le
f ormag e superplastique:
-
-
-
-
des alliag es de titane ( T A 6 V , T i3 A l 2 , 5 V , T i 6 A l 6 V 2 5 ) ;
des alliag es d'aluminium des séries 2 0 0 0 , 5 0 0 0 , 7 0 0 0 et des aluminium-lith ium des
séries 2 0 0 0 , 5 0 0 0 , 8 0 0 0 ;
des aluminures de titane;
des composites à
céramiques.
matrice métallique à
base d'alliag es de titane et de f ibres de
L es outillag es
I ls sont réalisés à partir d'aciers réf ractaires usinés par commande numérique. D 'autres sont en
céramiques ou en g éopoly mè res directement coulés à partir d'un modè le ( f ig 1 4 ) .
F ig . 1 4 – Tuy auteries p orte-son de
L es éq uip emen ts
Les presses h y drauliques, équipées de commandes automatiques et de superviseurs,
permettent des suivis beaucoup plus rég uliers des f abrications; Les tech niques de plateaux à
base de céramiques permettent des montées en température beaucoup plus rapides et une
bonne rig idité des f aces en contact avec l'outillag e, empê ch ant la déf ormation de celui-ci.
A ces machines peuvent être associés des moyens de parachèvement comme la découpe laser
ou la découpe j et d' eau.
T out ceci f ait q u' auj ourd' hui, ce procédé est véritab lement industriel et apporte des solutions
orig inales à des coû ts très compétitif s.
L a f ig 1 5 montre la sortie d' une pièce de 1 mx 1 m f ormée avec une presse de 5 0 0 tonnes.
Fig. 15 – O u v e r t u r e d e l ' o u t il l a ge e t s o r t ie d ' u n e p iè c e f o r m é e s u r p r e s s e FS P 50 0 t .
Conclusion
T echnolog ie naissante des années 6 0 , le S P F et le S P F / D B
s' imposent comme des procédés
industriels q ui se développent rapidement dans l' industrie aéronautiq ue.
L es aug mentations de volume leur permettent déj à d' être compétitives dans tous les secteurs
de pointe ou la masse et les perf ormances des pièces prennent de l' importance.
E n dehors de l' aéronautiq ue et du spatial, le S P F f ait son apparition dans d' autres domaines;
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dans le secteur f erroviaire: g aine de ventilation, b oî tier d' alarme;
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dans le secteur militaire terrestre : b oî tiers, conteneurs…
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dans le domaine médical: éq uipements, b oî tiers de protection;