Projet ANR-10-RMNP-0015 – FLUOTI : Fluotournage du Titane TA6V à froid
Programme : Matériaux Fonctionnels et Procédés Innovants (MATETPRO) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Alain LANG (ROXEL France)
Partenaires : Divers privé; ROXEL FRANCE; TIMET SAVOIE; TRANSVALOR
Montant : 598038.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : L’objectif principal du projet FLUOTI est la simulation de l’opération de fluotournage à température ambiante du TA6V pour produire par écrouissages successifs, un tube long et fin avec de grandes précisions géométriques à partir d’un cylindre épais. Ces tubes sont principalement destinés à l’aéronautique (bielles de poussée). Le comportement de la structure a+ß du TA6V sous grande déformation à froid représente la plus grosse difficulté . Cependant, et c’est là toute l’originalité de ce projet, le procédé de fluotournage pourrait permettre, par déformations incrémentales successives, de repousser les limites de formabilité du matériau. En effet, au cours d’essais préliminaires chez ROXEL, un taux de rétreint de 30% a déjà été obtenu mais l’intérêt industriel se situe au delà de 70%. Malgré cela, il n’existe aucune certitude qu’une solution industrielle existe et il n’y a pas de tubes fluotournés à froid à l’échelle industrielle en TA6V à l’heure actuelle. Pourtant, la température ambiante est certes moins favorable à la déformation mais elle permet une meilleure reproductibilité et moins de distorsions et d’oxydation au cours des opérations. La qualité des tubes sera ainsi mieux assurée au cours d’un cycle plus simple et moins onéreux. Par ailleurs l’état du tube en fin de processus doit être connu dans toute sa longueur et son épaisseur car nombre de pièces seront des pièces de classe 1 pour l’aéronautique. C’est pourquoi la société ROXEL souhaite poursuivre ces 1ères investigations et mettre en oeuvre les moyens nécessaires à l’obtention d’un 1er prototype de tube en TA6V fluo tourné à froid
Si l’on combine, au coût élevé du matériau, les multiples réglages des conditions de fluotournage et les nombreuses possibilités des traitements thermiques, on s’aperçoit très vite que, le nombre d’essais erreur serait rédhibitoire pour ROXEL. C’est pourquoi la simulation numérique du procédé est alors envisagée pour essayer de minimiser le nombre d’essais sur site industriel en déterminant et en optimisant les conditions opératoires et l’état du tube après les opérations. La simulation devra également intégrer l’évolution du comportement du matériau de la fourniture à la pièce finale. 
Un point bloquant de la simulation numérique et de l’optimisation du fluotournage reste le temps de calcul. En effet comme tous les procédés de formage incrémental dont il fait partie, le fluotournage est un procédé instationnaire très gourmand en temps de calcul. Les zones de déformation sont localisées au contact des molettes et sont toujours en mouvement. Il faut donc adapter le maillage pour éviter d’avoir des éléments finis trop petits dans les zones peu concernées et raffiner le maillage au niveau des déformations. La gestion fine des surfaces libres et du contact est également un enjeu numérique important. De plus la représentation exacte de la cinématique des outils (mandrins et molettes) est complexe. Son influence sur la qualité des résultats de simulation est très importante.
De nombreux paramètres entrent alors en jeu lorsqu’il s’agit d’évaluer la formabilité du tube au cours du fluotournage à froid. Il y a bien sûr l’influence des conditions opératoires (cinématiques et géométries des outils) et des géométries (initiale, intermédiaire et finales) du tube sur l’écoulement et le comportement du matériau. Il y a également l’influence des étapes de traitements thermiques entre deux passes de fluotournage qui vont permettre de pousser le matériau à ses limites de déformation. Améliorer la formabilité à froid du TA6V passe par une étape d’analyse et de caractérisation de l’influence des trajets de déformation sur l’évolution de ses caractéristiques mécaniques et microstructurales.