Etude et optimisation des conditions de refroidissement de pièces en alliage de titane obtenues par le procédé de formage superplastique
Auteur / Autrice : | Maxime Rollin |
Direction : | Luc Penazzi, Vincent Velay |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie mécanique, mécanique des matériaux |
Date : | Soutenance le 04/02/2021 |
Etablissement(s) : | Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Clément Ader-Albi (2009-....) - Institut Clément Ader / ICA |
Jury : | Président / Présidente : Sandrine Thuillier |
Examinateurs / Examinatrices : Luc Penazzi, Vincent Velay, Jean-Michel Bergheau, Donato Sorgente, Frédéric Deschaux-Beaume, Michel Bellet, Thomas Pottier | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Bergheau, Donato Sorgente |
Résumé
Les nouveaux programmes de l'industrie aéronautique font appel pour de nombreuses applications à des pièces en alliage de titane. C'est notamment le cas pour des pièces d'entrée d'air et carénages du mât réacteur. Certaines de ces pièces sont obtenues par mise en forme à chaud, notamment par le procédé de formage superplastique (SPF). L'analyse des différentes opérations de fabrication a mis en évidence des variabilités de conditions opératoires lors du défournement. Une des voies d'amélioration concerne une meilleure maîtrise des conditions de refroidissement et de manipulation des pièces après mise en forme à chaud. Cette thèse a pour but de développer un modèle éléments finis pour modéliser l’étape de défournement de tôles en alliage de titane Ti-6Al-4V formées avec le procédé SPF. Cette étape de refroidissement, combinée au chargement mécanique subi lors de l’extraction, génère des distorsions des pièces en fin de processus de fabrication. Une première étape a consisté à caractériser le comportement du matériau dans les conditions du procédé de façon à identifier un modèle de comportement qui est ensuite implémenté dans un code éléments finis. Une deuxième étape a visé à reproduire, mesurer et caractériser les échanges thermiques en présence lors des différentes phases du défournement pour définir les conditions limites thermiques du modèle. Pour finir un modèle global du procédé de formage, défournement et détourage a été développé et appliqué à une pièce industrielle. Ce modèle a permis de mettre en évidence l’importance du chargement thermomécanique subi par la pièce au cours du défournement.