Brevet FR2979841A1 — publié le 20130315

PROCEDE DE FORMAGE D'ALLIAGES METALLIQUES DE FORTE EPAISSEUR ET APPAREILLAGE DE MISE EN OEUVRE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE [0001] L'invention concerne un procédé de formage d'alliages métalliques de forte épaisseur, se présentant en particulier sous forme de pièces épaisses déjà usinées, ainsi qu'un appareillage pour sa mise en oeuvre. [0002] Le formage peut recouvrir notamment des opérations de pliage, de cintrage ou de roulage réalisées par un outillage dédié comportant des moyens de pressage et d'immobilisation du matériau à former. [0003] Le formage à chaud convient plus particulièrement aux matériaux qui présentent une faible aptitude au formage à froid et/ou un fort retour élastique, ainsi que des propriétés de relaxation par traitement thermique. [0004] L'invention concerne notamment les alliages de titane, en particulier à l'alliage connu sous l'appellation TA6V (à 6% d'aluminium et 4% de vanadium), aux aciers inoxydables ou aux alliages d'aluminium. [0005] Ces matériaux se déforment facilement sous forme de tôles de faible épaisseur, par exemple inférieures à 1, 6 mm, mais deviennent « indéformables » lorsque la pièce est dite de forte épaisseur, en particulier à partir de 4 à 8 mm d'épaisseur. [0006] Cette invention peut s'appliquer également à la finition de pièces formées à froid à l'état d'ébauche. [0007] De manière avantageuse, l'invention s'applique au domaine de l'aéronautique, en particulier aux panneaux latéraux de mât d'attache-moteur d'avion. ETAT DE LATECHNIQUE [0008] Le formage des pièces de forte épaisseur est classiquement réalisé à chaud. Cependant, un tel formage est coûteux car il implique une chauffe à haute température de l'ensemble de la pièce, de l'outillage et des moyens de mise sous presse, par exemple de 650 à 850 °C pour les alliages de titane, pendant une durée importante, par exemple pendant 10 heures par pièce, ou par campagne de formage durant 150 heures. [0009] Mais les pièces de forte épaisseur sont en général de grande dimension, en particulier dans le domaine de l'aéronautique, si bien que les fours de formage doivent être surdimensionnés en conséquence. En particulier dans le cas de panneaux latéraux de mât d'attache-moteur, deux panneaux éclissés sont nécessaires. [0010] Or ce type de solution, qui entraîne la mise en place d'un éclissage ou équivalent, induit également une augmentation de masse non négligeable, par exemple de l'ordre de 50 kg par avion. De plus, la tenue mécanique n'est pas totalement assurée à travers l'éclissage. D'autres inconvénients : durée globale de l'opération, double référencement des pièces, etc., sont également à prendre en considération. EXPOSE DE L'INVENTION [0011] Afin de réaliser un formage sans les inconvénients du formage à chaud des solutions antérieures, l'invention propose d'exploiter la plastification produite à chaud - lors de la relaxation des matériaux - après un pressage à froid. [0012] Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de formage de panneaux en alliage métallique de forte épaisseur, comportant les étapes successives de mise en place d'outillages de formage spécialisé par bridage localisé en des zones du panneau à former en liaison avec une structure d'installation, de mise sous presse des outillages bridés sur lesdites zones à former après fixation de l'installation sur la presse et application d'une pression permettant une déformation inférieure à la limite d'élasticité de l'alliage, puis transport du panneau muni des outillages bridés dans une enceinte chauffante à une température et pendant une durée suffisantes pour relaxer les contraintes -2979841-- internes, tout en plastifiant le formage afin de figer la mise en forme, puis d'un refroidissement et d'un débridage des outillages du panneau. [0013] Par forte épaisseur, il convient de comprendre des épaisseurs d'au moins 6 mm en moyenne et pouvant aller jusqu'à 40 mm, voire plus. 5 [0014] Avantageusement, ce procédé n'altère pas les caractéristiques mécaniques du matériau formé. Il permet d'atteindre des déformations de type aérodynamique, en particulier des formes roulées et des pliages. Le formage présente une grande précision et une forte reproductibilité car il dépend peu du lot de matière en s'affranchissant du retour élastique. La déformation peut ainsi être 10 réalisée sans retouche d'usinage. [0015] Selon des modes de mise en oeuvre particuliers : - le panneau est préalablement déformé plastiquement à froid avant d'être bridé, pour réaliser une finition de panneau formé en ébauche à froid ; - le débridage est précédé d'une étape de fixation de la structure 15 d'installation et d'ouverture de la presse afin de faciliter l'accès au panneau et le démontage du clavetage ; - le formage spécialisé est choisi parmi le roulage, le pliage, le cintrage et des formes non développables douces de gain aérodynamique. ; - la température de chauffe est comprise entre 600 et 800 °C pour une 20 durée de 200 à 400 min. L'invention se rapporte également à un appareillage adapté à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Cet appareillage comporte une presse et des outillages de formage composés d'outillages matriciels associés à des outillages complémentaires. La presse comprend des plateaux supérieur et 25 inférieur, des moyens actionneurs de déplacement d'au moins un plateau vers l'autre plateau aptes à mettre sous pression le panneau, et des moyens de fixation des outillages de formage aptes à être bridés par des clavettes. La fixation des outillages composés d'outillages matriciels associés à un outillage complémentaire est réalisée entre chaque plateau et les outillages matriciels ou 30 complémentaires respectivement en regard. [0016] Selon des modes de réalisation particuliers : - les outillages complémentaires comportent des outils choisis parmi des poinçons de roulage, des peignes et des poinçons de pliage ; - la presse est une presse à froid.