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Formage Superplastique TitaneFormage Superplastique Titane
PRODEMGroupe Bonnans
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SommaireSommaire• Historique / Principe du SPF• Calculs et
simulations• Particularités• Approche solution SPF•
Applications
Définitions :SPF = Super Plastic Forming
Formage Super PlastiqueSPF/DB = Super Plastic Forming /
Diffusion Bonding
Formage Super Plastique / Soudage par diffusion
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Historique• Vers 1930 : découverte des premiers Alliages
superplastiques
(Etain/Bismuth , Cadmium / Zinc)• 1960 : Premiers applications
SPF Aluminium en Angleterre• 1965 : Découverte De la
superplasticité du TA6V (Titane Allié
6% Aluminium / 4% Vanadium)• 1974 : Premiers pièces SPF sur
Concorde et SPF/DB sur B1• 1975-1980 : Passage des prototypes a la
production série de
pièces SPF• 1985 : Utilisation de nombreuses pièces SPF/DB sur
F15,
F18 et B1• 1990 : Pièces SPF et SPF / DB de série sur A340
(Porte à
faux Mat Réacteur A340)
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Matériaux Superplastiques
• Alliages de laboratoire, SPF Amb – 200°C , A% = 3000%Sn/Bi ,
Pb/Sn , Cu/Zn
• Alliages d’aluminium : SPF vers 500°C, A%max = 800%8090 : Al /
Li / Cu ,7475 : Al / Zn / Mg5083 : Al / Mg / Mn (AG4.5MC)
• Alliages de Titane : SPF vers 900°C , A% = 500%TA6VTi
6-2-4-2
• Certains Aciers Inox et SuperAlliagesInconel 718 : SPF à
1100°C….
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Structure Métallurgique• pour permettre la superplasticité ,
nécessité d’une structure :HomogeneEquiaxeÀ grains fin (5 à 10
µm)
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Mécanismes de la déformation
• Effet Simultané de plusieurs Phénomènes :Glissement aux joints
de grainsRotation des grainsRecristallisation DynamiqueEcoulement
visqueuxDéplacement des dislocations
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Principe du Formage
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Boucle de calcul
PREVISION DU CYCLE DE FORMAGE
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Time (sec)
Pres
sure
(bar
)
Calculated (bar)
Real (bar)
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• Tuyere HORTIA (Projet Européen)
Simulations
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Prévisions d’épaisseurs• v
A
D
B C
Répartition d'épaisseur
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
0 200 400 600 800 1000 1200
Distance (mm)
Thic
knes
s (m
m)
Section A-A
Section B-B
Section C-C
Section D-D
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Variations des épaisseurs• Répartition en fonction
de l’allongement
• Optimisation par l’Usinage chimique
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Configurations de formage• Formage type « mâle »
• Formage « Tôle Martyre »
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Spécificités du procédé• Variation de d’épaisseur :
Amincissement en fonction de l’allongement local
Utilisation de méthodes particulières pour mieux répartir les
épaisseurs (flanc usiné, usinage Chimique avant/après
formage,…)
• Utilisation de matériaux spécifiques :Prix élevé du matériau
de base TA6V : 60 €/kg
Nécessite une optimisation des débits
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Spécificités du procédé• Investissement outillage:
Cout Outillage Inconel : suivant taille et complexitéOrdre de
grandeur : 100 fois la valeur de la pièce
Rentabilité limitée pour des très petites séries ( 1000 pcs/ana
nuancer avec l’utilisation d’outillages multi empreintes
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Approche d’une solution SPF• Définition pièce liée au process de
fabrication :
• Gestion de la distribution d’épaisseur : usinage, Forme du
moule…• Formes complexes : Intégration de plusieurs pièces /
fonctions• Conséquences des changements de matière : poids,
résistance…
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Exemples d’intégration :
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Outillages SPF• Matière : Inconel / Céramique…• Gestion des Gaz,
Etanchéité, Manutention pièce• Délai : 8 à 12 semaines typique
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Approche d’une solution SPF• Etapes de la démarche à partir de
la conception :
TuyereHORTIA
Pièce élémentaire
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Etapes de la démarcheDessin de définition
Photo de l’outil terminé
Model CATIAde l’outil
Pièce Formée
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Exemples de SPF
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Exemples SPF : AIRBUS
HUREL-HISPANO
Panoplie
Capot
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Formage à chaud : exemples
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Approche d’une solution SPF• Association aux moyens de
traitement de surface :
20µm 150µm
Décapage Decontamination Usinage chimique
Epaisseur enlevée
• Préparation : Décapage (Vital pour SPF/DB)
• Usinage chimique pour allègement (alvéoles)• Décontamination :
sablage + enlèvement α-case (50 à 100 µm)
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Presse DOLOUETS 100T• Dimension des plateaux
1200mm x 1200 mm , Course 550 mm
• Chauffage 940°C,régulation PC / 18 zones PID
• 2 voies de pressionGaz Argonpilotage par PC
• Manutention outilcapacité1.5 Tonnes
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Contacts SPF
Direction : Claude DUCLOSMéthodes : Yves MARCEL
PRODEM84 Route de seilh
31700 CORNEBARRIEUtel : 33-(0)-5.62.13.46.46
Fax : 33-(0)[email protected]
Merci de votre attention
