Brevet FR2696957A1 — publié le 19940422

DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé de formage de pièces en alliages à base de titane. L'utilisation des alliages de titane s'est développée pour des applications aéronautiques et notamment pour obtenir des éléments de moteurs et dans les turbomachines modernes pour répondre aux exigences de réduction de masse et à l'obtention du meilleur compromis des caractéristiques mécaniques et de tenue en service correspondant à l'amélioration des performances. Le choix et la mise au point de certains de ces alliages a cependant entraîné de nombreuses difficultés de fabrication et de mise en forme des pièces. L'invention concerne particulièrement les pièces obtenues à partir de métaux en feuilles. Dans ce type d'applications, il est notamment parfois nécessaire de faire appel à des procédés tel que le formage à chaud dont la mise en oeuvre est délicate, dans des conditions contraignantes et avec l'utilisation de moyens complexes et coûteux. Un exemple de mise en oeuvre de ces techniques connues est donné par FR-A 2.042.451. US-A 4.706.361 décrit un autre exemple de procédé de mise en forme de pièces à partir de métaux en feuilles par formage à chaud en utilisant des techniques de compact ion isostatique à chaud et en obtenant des assemblages par liaison métallurgique par diffusion. Dans l'application à des pièces en alliages à base de titane dont les formes finales comportent un embouti peu profond, le but de l'invention est de les obtenir par un procédé dont les opérations sont plus simples à mettre en oeuvre tout en assurant une bonne qualité des résultats. Ces buts sont notamment atteints, sans encourir les inconvénients des procedés connus antérieurement mis en oeuvre, grâce à un procédé comportant les étapes suivantes -(A) emboutissage de la pièce placée sur un outillage, serrée entre un poinçon et une matrice, en appliquant un moyen de pressage, à température ambiante, -(B) mise en place de l'ensemble formé par ladite pièces et ledit outillage dans un four et maintien sans action mécanique supplémentaire, dans des conditions de température et de durée connues en soi et déterminées pour l'alliage concerné. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue de la pièce brute avant mise en forme, - la figure 2 représente une vue des outillages utilisés avant mise en place, - la figure 3 représente une vue en perspective de l'ensemble pièces et outillages préparés pour la mise en forme, - la figure 4 représente une vue en coupe suivant la ligne IV IV de l'ensemble représenté sur la figure 3, - la figure 5 représente une vue en perspective d'un exemple de pièces obtenues par le procédé conforme à l'invention. Certaines turbomachines modernes et notamment certains moteurs aéronautiques du type turboréacteur à double flux, notamment dans le cas de moteur à forte poussée et à grand diamètre de soufflante comportent des aubes de stator de soufflante creuses et obtenues par assemblage de plusieurs éléments. Les parties d'aube notamment servant au guidage du flux sont obtenues à partir de métaux en feuilles dont le choix se porte notamment, en fonction des divers critères techniques et économiques, sur des alliages à base de titane. La pièce 1 représentée sur la figure 1 est un exemple d'un tel élément en alliage de titane destiné à la fabrication d'une partie d'aube fixe et elle est obtenue par débit d'une feuille ou tôle. Le procédé de mise en forme de la pièce 1, conforme à l'invention, comporte ensuite une opération d'emboutissage. Dans le mode de réalisation décrit en référence aux figures 2 à 4, les pièces 1 sont réalisées par deux. Les éléments d'outillage utilisés tels que représentés sur la figure 2 comportent ainsi une matrice inférieure 2, un poinçon 3 et une matrice supérieure 4. L'opération d'emboutissage est effectuée, de manière remarquable compte tenu de l'alliage utilisé et conformément à l'invention, uniquement à température ambiante en utilisant un moyen de pressage d'un type connu en soi tel qu'une presse, entre deux plateaux. Dans ce but, les éléments ci-dessus sont placés dans l'ordre sur un support inférieur 5 d'outillage : la matrice inférieure 2, une première pièce 1, le poinçon 3, une deuxième pièce 1, la matrice supérieure 4 puis un support d'outillage supérieur 6 vient compléter l'ensemble tel que représenté sur les figures 3 et 4. Les supports 5 et 6 sont en outre notamment reliés par des barres de positionnement è et à chaque extrémité des matrices 2 et 4 et du poinçon 3, un trou de passage 8 est prévu pour une des barres 7 sur une patte 9. L'ensemble ainsi préparé est soumis à l'action d'une presse au moyen de laquelle l'effort exercé permet la mise des pièces 1 aux formes des éléments d'outillage, par les surfaces correspondantes des matrices 2 et 4 et du poinçon 3. L'étape suivante conserve l'ensemble décrit ci-dessus, sans aucun démontage à la sortie de la presse. Un maintien et un blocage sont assures au moyen de clavettes 10 introduites dans des fentes 11 menagees sur les barres 7 et associées par exemple à des rondelles d'appui 12. L'ensemble ainsi formé par les deux pièces 1 embouties et par l'outillage est placé dans un four pour une opération de maintien à chaud. Les conditions particulières de température et de durée de ce maintien sont connues ou déterminées à la suite d'essais pour chaque type d'alliage des pièces, notamment les alliages à base de titane. Une atmosphère contrôlée adaptée à chaque alliage est également choisie, notamment dans le cas des alliages de titane la qualité du vide à respecter.Pour un alliage tel qu'un alliage de titane TA6V, une température de 8700C peut être maintenue pendant 30 minutes dans le cas de pièces 1 ayant une épaisseur moyenne de 2,3 mm et une profondeur d'embouti de 26 mm . Durant ce maintien à chaud, aucune pression externe n'est exercée sur l'ensemble pièces et outillage et aucun déplacement des éléments les uns par rapport aux autres n'est imposé. Les conditions de retour à la température ambiante par refroidissement du four sont celles correspondant à une vitesse de refroidissement équivalente à celle qui est obtenue en air calme et obtenue notamment par introduction d'un gaz neutre tel que l'argon. Le maintien de la contrainte obtenue lors de l'emboutissage et le fluage résultant du maintien à chaud permettent d'obtenir des pièces 1 telles que représentées sur la figure 5 qui sont la réplique fidèle des formes de l'outillage, matrices 2 et 4 et poinçon 3 et qui conservent la forme stabilisée obtenue après démontage de l'outillage. REVENDICATIONS 1. Procédé de formage de pièces en alliages à base de titane caractérisé par les étapes suivantes de mise en oeuvre - (A) emboutissage de la pièce (1) placée sur un outillage, serrée entre un poinçon (3) et une matrice (2,4), en appliquant un moyen de pressage, à température ambiante, - (B) mise en place sans démontage de l'ensemble formé par ladite pièce (1) et ledit outillage (2,3,4) dans un four et maintien sans action mécanique supplémentaire, dans des conditions de température et de durée connues en soi ou déterminées pour l'alliage concerné.