Brevet FR3123241A1 — publié le 20221202

Procédé de préparation d’une surface de contact d’un outillage apte au formage à chaud de pièces métalliques et outillage associé Un aspect de l’invention concerne un procédé de préparation d’au moins une surface de contact (201) d’un outillage (200) apte au formage à chaud de pièces métalliques, la surface de contact (201) étant destinée à être en contact avec une pièce métallique pour déformer la pièce métallique lors du formage à chaud, le procédé de préparation comportant : une étape de création de microcavités (2010) sur la surface de contact (201) ; une étape (102) d’application d’un lubrifiant sur la surface de contact (201) comportant des microcavités (2010). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1B Procédé de préparation d’une surface de contact d’un outillage apte au formage à chaud de pièces métalliques et outillage associé DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine technique de l’invention est celui de la réalisation par formage à chaud de toute pièce, et en particulier de toute pièce de forme géométrique complexe. L’invention est notamment applicable à la réalisation de renforts métalliques de bords d’attaque. La présente invention concerne un procédé de préparation d’au moins une surface de contact d’un outillage et en particulier un procédé de préparation d’au moins une surface de contact d’un outillage apte au formage à chaud de pièces métalliques. La présente invention concerne également un outillage et un procédé de formage à chaud avec un outillage présentant une surface de contact préparée par le procédé de préparation. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Lors du formage à chaud d’une pièce métallique, de puissants efforts de compression et de traction sont appliqués à la pièce à l’aide d’un outillage ou matrice, entraînant un écoulement de la matière composant la pièce à la surface de contact entre la pièce et l’outillage soumise à un important gradient de température. Localement, la contrainte d’écoulement est fonction de la composition chimique de la matière, de la température, de la déformation, de la vitesse de déformation et des forces de frottement s’exerçant à la surface de contact, ces paramètres locaux variant en fonction de la position dans la matière déformée. Tous ces paramètres influent sur les efforts nécessaires pour mettre en forme la pièce et sur l’aspect final de la pièce, en particulier sur la présence ou non d’indications, c’est-à-dire de traces visibles, à la surface de la pièce. Préalablement au formage à chaud d’une pièce à l’aide d’un outillage, il est courant de lubrifier la surface de l’outillage destinée à être en contact avec la pièce, pour limiter le frottement entre l’outillage et la pièce et ainsi d’une part, améliorer l’homogénéité des efforts s’exerçant sur la pièce et d’autre part, limiter l’usure de l’outillage. La lubrification de la surface est complétée par l’application d’un revêtement sur la pièce, le couple lubrification/revêtement permettant de favoriser l’écoulement de la matière composant la pièce lors du formage à chaud pour éviter la génération d’indications à la surface de la pièce. Cependant, lors du formage à chaud de pièces de forme complexe comme par exemple de bords d’attaque ou de bords de fuite d’aubes de soufflante de turbomachines, la surface lubrifiée de l’outillage n’est pas toujours en contact avec le revêtement de la pièce. C’est notamment le cas quand la déformation est tellement importante que la pièce est étirée, ce qui entraîne une discontinuité du revêtement. L’absence locale de revêtement génère alors des indications dimensionnellement et métallurgiquement non conformes et des transferts de matière de la pièce sur l’outillage, qui génèrent des indications sur les pièces suivantes formées à chaud par l’outillage et créent la nécessité d’un entretien accru de l’outillage. Il existe donc un besoin de pouvoir former à chaud des pièces complexes pouvant requérir d’importantes déformations, ne présentant pas d’indications non conformes, sans que l’outillage ait besoin d’un entretien accru. L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de mettre en forme des pièces de géométrie complexe et sans indication non conforme avec un outillage nécessitant peu d’entretien. Un premier aspect de l’invention concerne un procédé de préparation d’au moins une surface de contact d’un outillage apte au formage à chaud de pièces métalliques, la surface de contact étant destinée à être en contact avec une pièce métallique pour déformer la pièce métallique lors du formage à chaud, le procédé de préparation comportant : une étape de création de microcavités sur la surface de contact ; une étape d’application d’un lubrifiant sur la surface de contact comportant des microcavités. Grâce à l’invention, l’augmentation de la rugosité de la surface de contact de l’outillage par la création des microcavités combinée à l’application du lubrifiant et à sa pénétration dans les microcavités permet d’optimiser la lubrification en ralentissant l’écoulement du lubrifiant par un phénomène de micro encapsulation du lubrifiant dans les cavités, ce qui favorise l’écoulement de la matière pendant le formage à chaud et limite la génération d’indications et les transferts de matière de la pièce vers l’outillage. En effet, sur une surface lisse, le lubrifiant s’écoule plus rapidement et agit donc principalement au début de l’écoulement de matière, laissant une fois entièrement écoulé, la surface de contact entre l’outillage et la pièce sans interface, ce qui favorise l’apparition d’indications non conformes. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon un premier aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon un premier mode de réalisation, l’étape de création de microcavités est réalisée par microbillage ou grenaillage de la surface de contact. Ainsi, l’impact des microbilles ou des grenailles permet de générer des microcavités de manière homogène. Selon un deuxième mode de réalisation, l’étape de création de microcavités est réalisée par sablage ou par usinage chimique de la surface de contact. Selon une alternative de réalisation compatibles avec les premier et deuxième modes de réalisation, le lubrifiant est à base d’huile, à base de graisse ou à base d’eau. Ainsi, les forces de frottement entre l’outillage et la pièce ainsi que l’usure de l’outillage sont limitées et l’homogénéité des efforts s’exerçant sur la pièce est améliorée. Selon une sous-alternative de réalisation compatible avec l’alternative de réalisation précédente, le lubrifiant est à base d’eau et comporte des particules solides non solubles dans l’eau de taille millimétrique ou nanométrique. Ainsi, l’eau permet de disperser les particules et une fois que le lubrifiant est appliqué sur l’outillage préalablement chauffé, l’eau s’évapore et les particules se déposent de manière compacte en une couche sur la surface de contact, ce qui permet de favoriser le glissement de la matière à déformer et de la surface de contact pendant le formage. Selon une variante de réalisation de la sous-alternative de réalisation précédente, le lubrifiant comporte au moins un adjuvant liquide ou solide soluble dans l’eau. Ainsi, des propriétés supplémentaires peuvent être apportées à l’eau composant le lubrifiant. Selon une alternative de réalisation compatible avec les premier et deuxième modes de réalisation et avec l’alternative de réalisation précédente, le lubrifiant est appliqué sur la surface de contact à l’aide d’un pinceau, d’une éponge, d’une mouillette ou d’un pistolet. Ainsi, le lubrifiant est appliqué de manière homogène sur la surface de contact. Un deuxième aspect de l’invention concerne un procédé de formage à chaud d’une pièce métallique par déformation via un outillage comportant une surface de contact préparée via les étapes du procédé de préparation selon le premier aspect de l’invention. Selon une alternative de réalisation, le procédé de formage à chaud selon le deuxième aspect de l’invention comporte préalablement à la déformation, une étape d’application d’un revêtement sur au moins une surface extérieure de la pièce métallique, destinée à être en contact avec la surface de contact de l’outillage lors de la déformation. Ainsi, le revêtement en combinaison avec le lubrifiant de l’outillage permet de favoriser l’écoulement de la matière composant la pièce lors du formage à chaud pour éviter la génération d’indications à la surface de la pièce. Selon une alternative de réalisation compatible avec l’alternative de réalisation précédente, le procédé de formage à chaud selon le deuxième aspect de l’invention est apte au formage à chaud d’aubes de soufflante de turbomachines. Un troisième aspect de l’invention concerne un outillage apte au formage à chaud de pièces métalliques comportant une surface de contact destinée à être en contact avec une pièce métallique pour déformer la pièce métallique lors du formage à chaud, la surface de contact comportant des microcavités et étant lubrifiée. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. La montre une représentation schématique tridimensionnelle d’un outillage et d’une pièce métallique avant la réalisation d’un procédé de préparation selon le premier aspect de l’invention et avant le formage à chaud de la pièce métallique par l’outillage. La montre une représentation schématique planaire de l’outillage et de la pièce métallique illustrés à la après la réalisation du procédé de préparation selon le premier aspect de l’invention et avant le formage à chaud de la pièce métallique par l’outillage. La montre une représentation schématique planaire de l’outillage et de la pièce métallique illustrés à la après la réalisation du procédé de préparation selon le premier aspect de l’invention et pendant le formage à chaud de la pièce métallique par l’outillage. La est un schéma synoptique illustrant l’enchaînement des étapes du procédé de préparation selon le premier aspect de l’invention. Procédé (100) de préparation d’au moins une surface de contact (201) d’un outillage (200) apte au formage à chaud de pièces métalliques (202), la surface de contact (201) étant destinée à être en contact avec une pièce métallique (202) pour déformer la pièce métallique (202) lors du formage à chaud, le procédé (100) de préparation comportant : une étape (101) de création de microcavités (2010) sur la surface de contact (201) ; une étape (102) d’application d’un lubrifiant sur la surface de contact (201) comportant des microcavités (2010). Procédé (100) de préparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape (101) de création de microcavités (2010) est réalisée par microbillage ou grenaillage de la surface de contact (201). Procédé (100) de préparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape (101) de création de microcavités (2010) est réalisée par sablage ou par usinage chimique de la surface de contact (201). Procédé (100) de préparation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le lubrifiant est à base d’huile, à base de graisse ou à base d’eau. Procédé (100) de préparation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le lubrifiant est à base d’eau et comporte des particules (2031) solides non solubles dans l’eau de taille millimétrique ou nanométrique. Procédé (100) de préparation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le lubrifiant comporte au moins un adjuvant liquide ou solide soluble dans l’eau. Procédé de formage à chaud d’une pièce métallique (202) par déformation via un outillage (200) comportant une surface de contact (201) préparée via les étapes (101, 102) du procédé (100) de préparation selon l’une quelconque des revendications précédentes. Procédé de formage à chaud selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’il comporte préalablement à la déformation, une étape d’application d’un revêtement (2020) sur au moins une surface extérieure de la pièce métallique (202) destinée à être en contact avec la surface de contact (201) de l’outillage (200) lors de la déformation. Procédé de formage à chaud selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu’il est apte au formage à chaud d’aubes de soufflante de turbomachines. Outillage (200) apte au formage à chaud de pièces métalliques (202) comportant une surface de contact (201) destinée à être en contact avec une pièce métallique (202) pour déformer la pièce métallique (202) lors du formage à chaud, la surface de contact (201) comportant des microcavités (2010) et étant lubrifiée.