Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
-
Georges BROIHANNE : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique de Poitiers (ENSMA) - Créateur de la Société TARAMM SA (Titane et Alliages Rares Micro‐Moulés)
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleINTRODUCTION
Les premières démonstrations d’un procédé industriel de fusion et de coulée du titane ont eu lieu aux États‐Unis en 1954, par fusion sous vide dans un four à arc à électrode consommable et coulée sous vide dans un moule usiné dans un bloc de graphite de haute densité. En France en 1968 par fusion sous vide par bombardement d’électrons et coulée dans un moule réalisé avec une poudre de graphite comprimée sur un modèle métallique.
En France, la perspective du développement de l’avion supersonique Concorde et du moteur militaire SNECMA M53 (de la Société Nationale d’Étude et de Construction de Moteurs d’Avions) a accéléré le développement de ce procédé pour des pièces de formes complexes devant travailler à des températures de l’ordre de 400 oC (donc interdisant les alliages d’aluminium).
La fonderie de titane se présente en effet comme un moyen économique d’obtention des formes complexes et, en particulier, des formes creuses impossibles à obtenir par forgeage ou usinage.
Il est possible, à l’heure actuelle, par le procédé de moulage dit à la cire perdue de réaliser en fonderie de titane presque toutes les formes habituelles des pièces réalisées en fonderie d’acier par le même procédé.
Les pièces réalisées ont des masses variant de quelques grammes à quelques centaines de kilogrammes. Les épaisseurs minimales sont de l’ordre du millimètre et peuvent encore être réduites à quelques dixièmes de millimètre par usinage chimique fluonitrique.
La technique du noyautage, pour l’obtention de canaux de grande longueur par rapport à leur diamètre, est cependant encore en développement et impose des limitations (à examiner cas par cas par le client et le fondeur).
Les caractéristiques mécaniques statiques obtenues sur pièces de fonderie en alliages de titane sont très proches de celles des pièces forgées. Pour l’alliage TA6V, le plus utilisé, la résistance minimale à la traction est de l’ordre de 880 MPa, la limite d’élasticité de l’ordre de 780 MPa et l’allongement à la rupture de l’ordre de 8 %.
La santé métallurgique interne des pièces est considérablement améliorée par l’emploi du compactage isostatique à chaud qui consiste à densifier les pièces en les soumettant à une pression d’argon d’environ 1 000 bar (rappelons que 1 bar = 105 Pa) à une température de l’ordre de 920 oC pendant 2 h (pour le TA6V). Il en résulte une amélioration des propriétés de fatigue des pièces qui se rapprochent alors de celles des pièces obtenues par corroyage.
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Mise en forme des métaux et fonderie
(125 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Méthodes de moulage
En anglais
2. Fusion
2.1 Fusion par bombardement d’électrons
On utilise un creuset en cuivre refroidi extérieurement par circulation d’eau (figure 3). Ce creuset contient un bloc de titane ou d’alliage de titane que l’on bombarde par un faisceau tournant d’électrons de 50 à 1 000 kW sous un vide poussé de l’ordre de 10‐2 Pa.
Dans ces conditions, la partie supérieure du bloc est fondue et est portée à une température comprise entre 1 800 et 2 000 oC.
Le creuset n’est cependant en contact qu’avec la partie solide du bloc métallique et ce contact à l’état solide entre le creuset refroidi et le titane ne donne pas lieu à réaction chimique.
Lorsque la quantité maximale de métal en fusion est obtenue, le faisceau est stoppé et le creuset est basculé pour verser son contenu dans un moule.
Cette méthode a cependant un gros inconvénient : l’énergie est fournie de façon très concentrée à la surface du bloc métallique, ce qui rend difficile l’homogénéité de température et facilite la perte de certains éléments d’alliage volatils tels que l’aluminium.
HAUT DE PAGE2.2 Fusion par four à arc à électrode consommable
Un creuset en cuivre à double paroi (figure 4) est refroidi par circulation d’eau. Au fond de ce creuset est disposée une plaque de titane ou d’alliage de titane. Une barre cylindrique de titane ou d’alliage de titane est suspendue à quelques centimètres au‐dessus de cette plaque. L’ensemble est sous un vide primaire de l’ordre de 1 Pa.
On exerce une différence de potentiel entre la barre et la plaque continue de l’ordre de 40 V, ce qui a pour effet de déclencher un arc électrique et un passage de courant de 10 000 à 20 000 A.
L’électrode commence à fondre et le métal liquide se resolidifie au contact du creuset. Il y a formation d’un auto‐creuset de quelques millimètres d’épaisseur.
Lorsque l’électrode se consume, un dispositif d’asservissement maintient toujours l’extrémité de l’électrode à une distance constante du titane ou de l’alliage liquide de sorte...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Mise en forme des métaux et fonderie
(125 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Fusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GARNIER (M.), PAILLERE (P.) - La coulée 4C : une première mondiale en électrothermie dans la région Rhône‐Alpes. - Journal français de l’Électrothermie no 38 mars/avril 1989.
-
(2) - * - Les conférences internationales sur le titane (qui ont lieu tous les 4 ans) font l’objet de comptes rendus très détaillés dont certains concernent la fonderie.
ANNEXES
CARAYON (G.-A.) - Influence et optimisation des paramètres de coulée du titane en odontologie : caractérisation des pièces coulées. - Nice (1997).
STREIFF (E.) - Contribution à l'étude métallurgique du moulage de précision de petites pièces en titane et en TI-6AL-4V. - INSA Rennes (1997).
HAUT DE PAGE2.1 Association Française de Normalisation (AFNOR)
NF S 94‐080-3 - 1‐97 - Implants chirurgicaux. Alliage de titane TA6V. Partie 3 : produits semi‐finis obtenus par moulage. - -
HAUT DE PAGE2.2 American Society for Testing and Materials (ASTM)
B 367‐93...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Mise en forme des métaux et fonderie
(125 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
