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Aug 29, 2023

Titane de formage à chaud

Environ les deux tiers de tout le titane produit chaque année sont utilisés dans les moteurs et les châssis d'avions. Photo gracieuseté d'Airbus Beckwood a construit cette presse hydraulique de formage à chaud de 400 tonnes pour un grand

Environ les deux tiers de tout le titane produit chaque année sont utilisés dans les moteurs et les châssis d'avions. Photo gracieuseté d'Airbus

Beckwood a construit cette presse hydraulique de formage à chaud de 400 tonnes pour un important fournisseur de composants structurels aérospatiaux en titane. La presse comporte des plateaux de 48 x 96 pouces capables d'atteindre des températures allant jusqu'à 1 800 F. Photo gracieuseté de Beckwood Corp.

Les systèmes de portes isolées automatisées contiennent la chaleur dans la chambre de formage tout en permettant l'accès pour le chargement et le déchargement des pièces. Les opérateurs ont besoin d’équipements de protection individuelle, notamment des gants résistant à la chaleur, des couvre-bras et des protections oculaires. Photo gracieuseté de Beckwood Corp.

Cette presse de formage à chaud est équipée de cartouches chauffantes électriques multizones installées dans des passages percés au pistolet. Cela contrôle la température à ±10 F. Photo gracieuseté de Beckwood Corp.

La chaleur intense générée par le formage à chaud provoque souvent un gauchissement de la matrice. Pour contrecarrer cet effet, Beckwood a développé la technologie de contrôle de nivellement actif (ALC). Grâce à un système de surveillance en boucle fermée, ALC maintient un parallélisme lit-bélier de ± 0,004 pouce. Photo gracieuseté de Beckwood Corp.

Le formage à chaud a été utilisé pour créer ces composants aérospatiaux en titane. Photo fournie par MSM Aerospace Fabricators

Le titane possède le rapport résistance/poids le plus élevé de tous les métaux. Il est aussi résistant que certains aciers, mais 45 % plus léger. Le titane est également apprécié pour sa résistance à la corrosion, sa résistance à la fatigue, sa résistance aux fissures et sa capacité à résister à des températures modérément élevées sans fluage.

En conséquence, le titane est utilisé pour fabriquer une variété de composants aérospatiaux, notamment des pièces structurelles, des nervures, des murs coupe-feu et des trains d’atterrissage. Dans les moteurs à réaction, le titane est utilisé pour les rotors, les aubes de compresseur, les composants hydrauliques et les nacelles. En fait, environ les deux tiers de tout le titane produit chaque année sont utilisés dans les moteurs et les châssis d’avions. Le Boeing 777 contient environ 59 tonnes de titane, tandis que l'Airbus A340 en contient 32 tonnes.

Les propriétés qui rendent le titane idéal pour les composants aérospatiaux rendent également sa formation difficile. Les techniques standard de formage à froid peuvent être utilisées pour former de nombreux alliages de titane. Cependant, le retour élastique peut être un problème et les fissures dans les rayons de courbure sont courantes.

L'ajout de chaleur au processus résout ces problèmes. Le formage à chaud est un processus qui chauffe le titane et d'autres alliages à haute résistance à des températures extrêmes, ce qui leur permet d'être formés dans la presse alors qu'ils sont dans un état mou et malléable. Le processus de formage à chaud utilise des plateaux chauffés pour chauffer une ébauche froide ou légèrement réchauffée pendant le cycle de presse. L'introduction de chaleur à l'intérieur de la presse augmente la capacité de former des formes complexes à des tonnages inférieurs sans craindre de fracture, de retour élastique ou de contrainte résiduelle. La malléabilité du matériau étant augmentée, les presses de formage à chaud ont généralement des tonnages bien inférieurs aux presses de formage à froid remplissant la même fonction.

La durée du cycle varie de 10 à 30 minutes. Les pièces entrent à froid, ressortent à chaud et se terminent avec une microstructure similaire à celle de leur début.

Les systèmes de portes isolées automatisées contiennent la chaleur dans la chambre de formage tout en permettant l'accès pour le chargement et le déchargement des pièces. Les opérateurs ont besoin d’équipements de protection individuelle, notamment des gants résistant à la chaleur, des couvre-bras et des protections oculaires. Photo gracieuseté de Beckwood Corp.

Les pièces finies ne sont pas molles. En règle générale, les ingénieurs n'ont pas à se soucier de l'impression des caractéristiques de manipulation des matériaux sur la pièce lorsqu'ils la retirent de la presse. Étant donné que le changement de température entre la machine et l'usine est très important, la pièce refroidit presque immédiatement lorsque la porte s'ouvre.

Un processus similaire est le formage superplastique (SPF). Lors du formage à chaud, l'outil et l'ébauche sont chauffés de 900 à 1 600 F. SPF utilise des températures plus élevées (jusqu'à 2 000 F) en conjonction avec de l'argon pour former le métal. Pendant le cycle, le matériau chauffé est serré entre une matrice et une plaque. L'argon gazeux est ensuite injecté dans la chambre de formage, poussant l'ébauche dans la matrice. La durée du cycle varie de 20 à 40 minutes ou plus.