Usinage des alliages de titane
Il n'existe probablement pas de matériaux plus adaptés aux applications aéronautiques de haute précision que le titane et ses alliages. Avec une densité de 4.5g/cm3 les alliages de titane ont un poids représentant seulement la moitié des superalliages d'acier ou de nickel et qui plus est, ils présentent un ratio force-poids supérieur. Grâce à la réalisation du projet européen DUTIFRISK, les ingénieurs ont atteint un nouveau cap dans leurs travaux de conception de composants pour les turbines à gaz. Dans un compresseur de turbine conventionnel, les aubages sont fabriqués séparément du disque, puis assemblés ensemble mécaniquement. Dirigé par MTU Aero Engines, les partenaires du projet DUTIFRISK ont étudié un scénario alternatif dans lequel les aubages et le disque constituent un unique composant ne présentant aucune discontinuité. Pendant le processus de soudage à friction linéaire, l'aubage est frotté contre le disque et une charge est appliquée de manière normale à la jonction jusqu'à constitution d'un joint. L'objectif final était d'identifier les paramètres d'usinage optimisés pour la production de disques aubagés par soudage par friction linéaire (aubes et disques combinés) à partir de Ti6246 β forgé. Les aubes attachées sont fabriquées à partir de Ti64, Ti6246 et Ti6242 α/β forgé avec une microstructure différente sur les disques. En plus d'autres propriétés mécaniques intéressantes, les forgeages d'alliages Ti-β métastables à haute résistance ont permis d'obtenir un faible niveau de contraintes de soudage après usinage. Plus précisément, l'influence des effets de microstructure et de contrainte sur la résistance à la fatigue des alliages de titane a été évaluée à l'aide d'un système de simulation de processus complexe. Basé sur la méthode d'analyse par éléments finis (MEF), le système DEFORM-2D a permis une analyse détaillée ainsi qu'une modélisation informatique réaliste du processus de formage de métal complexe. Des informations utiles sur des paramètres physiques clés ont ensuite été comparées et ont révélé une cohérence avec les mesures de contrainte de soudage effectuées pendant des essais de forgeage par extrusion. La caractérisation précise de toutes les combinaisons de matériaux soudés pour le disque et les aubes ouvre des possibilités de choix de conception intelligente pour le futur.