FR3071077A1 - 3D MODELING METHOD FOR FIBRING A METAL PIECE - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de modélisation 3D d'un fibrage d'une pièce métallique, la formation de ladite pièce comprenant au moins une étape de forgeage à partir d'une billette métallique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - modélisation d'un fibrage 3D de la billette métallique, le fibrage étant orienté selon une direction longitudinale de ladite billette ; - modélisation d'une gamme de forgeage et/ou d'usinage ; - simulation numérique d'étape(s) de forgeage et/ou d'usinage en appliquant la modélisation de la gamme de forgeage et/ou d'usinage à la modélisation 3D du fibrage de la billette, générant une déformation du fibrage - génération d'une modélisation 3D du fibrage de la pièce métallique forgée ; et caractérisé en ce que lors de l'étape de modélisation du fibrage 3D de la billette métallique, le fibrage est modélisé par une pluralité de cylindres coaxiaux s'étendant dans une direction longitudinale de ladite billette.The invention relates to a method for 3D modeling of a fibering of a metal part, the formation of said part comprising at least one forging step from a metal billet, said method comprising the following steps: a 3D fiber drawing of the metal billet, the fiberization being oriented in a longitudinal direction of said billet; - modeling of a range of forging and / or machining; - numerical simulation of forging and / or machining stage (s) by applying the modeling of the forging and / or machining range to the 3D modeling of the billet fiberization, generating a deformation of the fiber drawing - generation of 3D modeling of the fiber drawing of the forged metal part; and characterized in that during the step of modeling the 3D fiberizing of the metal billet, the fiberizing is modeled by a plurality of coaxial cylinders extending in a longitudinal direction of said billet.

Description

Procédé de modélisation 3D du fibrage d'une pièce métallique3D modeling process for fiber drawing of a metal part

DOMAINE TECHNIQUE GENERALGENERAL TECHNICAL AREA

L'invention concerne le domaine de l'identification de défauts de pièces industrielles métalliques obtenues par forgeage, notamment dans le domaine de l'aéronautique.The invention relates to the field of the identification of defects in metallic industrial parts obtained by forging, in particular in the field of aeronautics.

Plus précisément, l'invention concerne un procédé de modélisation 3D du fibrage d'une pièce métallique.More specifically, the invention relates to a 3D modeling method of the fiber drawing of a metal part.

ETAT DE L'ARTSTATE OF THE ART

La connaissance et la maîtrise du fibrage sont des éléments essentiels lors de la conception d'une pièce de turbomachine pour garantir sa tenue mécanique ou sa contrôlabilité aux ultrasons dans le volume de la pièce, les défauts se trouvant dans le volume de la pièce, y compris en surface.Knowledge and control of fiber drawing are essential elements during the design of a turbomachine part to guarantee its mechanical strength or its ultrasonic controllability in the volume of the part, the defects being in the volume of the part, including included on the surface.

Initialement, le métal brut de coulée (sous forme de lingot, de barre, de billette...) est constitué de grains de solidification. Sous l'action des opérations de forgeage, les grains sont brisés et des cellules ou de nouveaux grains apparaissent. Ces microstructures, ainsi que les inclusions, sont alors étirées dans la direction de la déformation. On retrouve alors une structure allongée, matérialisée par un réseau de fibres, qui définit le fibrage. Les demi-produits corroyés tels que les barres présentent généralement un fibrage unidirectionnel. Le forgeage, intervenant normalement après des opérations de corroyage, va modifier le fibrage et son orientation, et l'adapter à la géométrie de la pièce finale que l'on souhaite obtenir.Initially, the raw casting metal (in the form of an ingot, a bar, a billet ...) consists of solidification grains. Under the action of forging operations, the grains are broken and cells or new grains appear. These microstructures, as well as the inclusions, are then stretched in the direction of the deformation. We then find an elongated structure, materialized by a network of fibers, which defines fiberizing. Wrought semi-finished products such as bars generally have unidirectional fiberizing. Forging, normally occurring after wrought operations, will modify the fiber drawing and its orientation, and adapt it to the geometry of the final part that one wishes to obtain.

Le fibrage est donc une notion qui traduit l'anisotropie des propriétés mécaniques d'une pièce et permet de visualiser l'écoulement réel (la déformation) de la matière lors d'opérations de forgeage.Fiber drawing is therefore a concept which translates the anisotropy of the mechanical properties of a part and makes it possible to visualize the real flow (deformation) of the material during forging operations.

Par exemple pour une pièce en Titane, le fibrage est l'orientation privilégiée de son réseau cristallin (avant toute déformation à chaud gamme de forgeage).For example, for a Titanium part, fiber drawing is the preferred orientation of its crystal lattice (before any deformation in hot forging range).

Pour une pièce en base Nickel, le fibrage est l'alignement des précipités ou des éléments d'alliage qui vont s'orienter suivant l'écoulement de la matière.For a nickel-based part, fiber drawing is the alignment of the precipitates or alloying elements which will orient themselves according to the flow of the material.

Lors de l'observation de pièces métalliques obtenues par forgeage, on peut identifier des défauts, par exemple de type œil de perdrix (ou tree rings), traduisant une désorientation de certaines fibres lors du forgeage.When observing metal parts obtained by forging, defects can be identified, for example of the partridge eye type (or tree rings), reflecting a disorientation of certain fibers during forging.

La seule identification visuelle de ce type de défaut ne permet pas de les caractériser, ainsi ces défauts peuvent être acceptables suivant leurs natures.The mere visual identification of this type of defect does not allow them to be characterized, so these defects can be acceptable depending on their nature.

Notamment, ces défauts peuvent être issus :In particular, these faults can come from:

- d'accidents de fibrage qui vont fortement impacter les caractéristiques statiques et la tenue en fatigue de la pièce finale. De tels défauts peuvent avoir comme origine une gamme de forgeage peu robuste. Les défauts de cette nature sont donc inacceptables ;- fiber drawing accidents which will strongly impact the static characteristics and the fatigue strength of the final part. Such faults can originate from an unstable forging range. Defects of this nature are therefore unacceptable;

- de l'usinage. Dans ce cas, les pièces sont forgées en surépaisseur et sont par la suite usinées afin de respecter des côtes déterminées (les dimensions finales de la pièce). C'est lors de cet usinage que des fibres sont mises à jour, formant des défauts en forme de type œil de perdrix. Les défauts de cette nature sont le plus souvent acceptables.- machining. In this case, the parts are forged in excess thickness and are subsequently machined in order to respect determined dimensions (the final dimensions of the part). It is during this machining that fibers are exposed, forming defects in the shape of a partridge's eye type. Defects of this nature are most often acceptable.

Pour déterminer la source de ces défauts, et démontrer notamment que ceux-ci sont issus de l'usinage de ladite pièce et que ce sont donc possiblement des défauts acceptables, une solution est donc de modéliser le fibrage et d'observer sa déformation lors du procédé de forgeage selon un ou plusieurs plans de coupe de ladite pièce.To determine the source of these defects, and to demonstrate in particular that these result from the machining of said part and that they are therefore possibly acceptable defects, a solution is therefore to model the fiber drawing and observe its deformation during the forging process according to one or more cutting planes of said part.

De façon connue, pour les pièces de révolution forgées (par exemple les pièces de compresseur ou de turbine telles que les disques ou les arbres), le fibrage est modélisé par un grillage 2D représentant le réseau de fibres.In known manner, for forged revolution parts (for example compressor or turbine parts such as discs or shafts), the fiber drawing is modeled by a 2D grid representing the network of fibers.

Lors du forgeage de la pièce de révolution, l'hypothèse étant faite que l'écoulement de la matière ne se faisant que dans un seul plan, la modélisation 2D du fibrage permet de visualiser le fibrage après déformation selon le plan de coupe correspondant.During the forging of the part of revolution, the assumption being made that the flow of the material being done only in one plane, the 2D modeling of the fiber drawing makes it possible to visualize the fiber drawing after deformation according to the corresponding cutting plane.

Les logiciels de simulation de forgeage, tel que FORGE®, généralement utilisés pour modéliser les gammes de forges permettent de modéliser le fibrage dans des pièces axisymétriques ou non axisymétriques à l'aide d'une grille 2D (voir figure IA).Forging simulation software, such as FORGE®, generally used to model the ranges of forges make it possible to model the fiber drawing in axisymmetric or non-axisymmetric parts using a 2D grid (see Figure IA).

Dans le cas d'une pièce dite de géométrie simple, cette grille n'est pas amenée à se déformer (GND).In the case of a part called simple geometry, this grid is not caused to deform (GND).

Dans le cas d'une pièce dite de géométrie complexe (en particulier non axisymétrique), cette grille peut se déformer (GD) suivant les trois directions de l'espace. Il n'est donc plus possible de faire passer un plan de coupe sur lequel le fibrage pourra être observé après déformation (voir figure IB).In the case of a part called of complex geometry (in particular not axisymmetric), this grid can be deformed (GD) according to the three directions of space. It is therefore no longer possible to pass a cutting plane on which the fiber drawing can be observed after deformation (see FIG. 1B).

Par conséquent, dans le cas de pièces pour lesquelles les écoulements de la matière se font suivant les trois directions de l'espace, il n'est pas possible de modéliser le fibrage suivant un seul plan choisi arbitrairement au début de la déformation. Un concepteur de la pièce, utilisateur du logiciel de simulation, ne pourra donc pas observer le fibrage de la pièce suivant un plan de découpe qu'il aura choisi compte tenu des déformations subies par le plan de départ.Consequently, in the case of parts for which the flows of the matter are done according to the three directions of space, it is not possible to model the fiber drawing according to a single plane chosen arbitrarily at the beginning of the deformation. A designer of the part, user of the simulation software, will therefore not be able to observe the fiber drawing of the part according to a cutting plane which he will have chosen taking into account the deformations undergone by the starting plane.

Ainsi comme illustré en figure IB, lorsqu'on effectue une coupe parallèle à l'axe X (axe longitudinal) d'une pièce complexe 10, il n'est pas possible de visualiser le fibrage en certains points (A et B). En effet, ces points correspondent à une partie du grillage 2D déformé (GD), et ne se trouvant plus dans le plan de coupe, il n'est donc pas possible de visualiser la déformation de ladite grille dans le plan de coupe.Thus, as illustrated in FIG. 1B, when a cut is made parallel to the X axis (longitudinal axis) of a complex part 10, it is not possible to visualize the fiber drawing at certain points (A and B). Indeed, these points correspond to a part of the deformed 2D grid (GD), and no longer being in the cutting plane, it is therefore not possible to visualize the deformation of said grid in the cutting plane.

Il existe donc un besoin d'améliorer les méthodes de modélisation de fibrage, afin de pouvoir visualiser avec plus de flexibilité le fibrage d'une pièce forgé et ainsi permettre de fiabiliser la caractérisation des défauts des pièces forgées, particulièrement dans le cas de pièces à géométrie complexe.There is therefore a need to improve the fiberizing modeling methods, in order to be able to visualize with more flexibility the fiberizing of a forged part and thus make it possible to make the characterization of the defects of the forged parts more reliable, particularly in the case of parts to complex geometry.

PRESENTATION DE L'INVENTIONPRESENTATION OF THE INVENTION

L'invention met en œuvre une caractérisation des défauts d'une pièce métallique obtenue par forgeage, par une modélisation 3D du fibrage de ladite pièce forgée.The invention implements a characterization of the defects of a metal part obtained by forging, by a 3D modeling of the fiberizing of said forged part.

L'invention propose ainsi un procédé de modélisation 3D d'un fibrage d'une pièce métallique, la formation de ladite pièce comprenant au moins une étape de forgeage à partir d'une billette métallique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :The invention thus proposes a method for 3D modeling of a fiber drawing of a metal part, the formation of said part comprising at least one step of forging from a metal billet, said method comprising the following steps:

- modélisation d'un fibrage 3D de la billette métallique, le fibrage étant orienté selon une direction longitudinale de ladite billette ;- Modeling of a 3D fiber drawing of the metal billet, the fiber drawing being oriented in a longitudinal direction of said billet;

- modélisation d'une gamme de forgeage et/ou d'usinage ;- modeling of a range of forging and / or machining;

- simulation numérique d'étape(s) de forgeage et/ou d'usinage en appliquant la modélisation de la gamme de forgeage et/ou d'usinage à la modélisation 3D du fibrage de la billette, générant une déformation du fibrage ; et- numerical simulation of forging and / or machining step (s) by applying the modeling of the forging and / or machining range to the 3D modeling of the billet fiber drawing, generating a fiber deformation; and

- génération d'une modélisation 3D du fibrage de la pièce métallique forgée.- generation of a 3D modeling of the fiber drawing of the forged metal part.

Lors de l'étape de modélisation du fibrage 3D de la billette métallique, le fibrage est modélisé par une pluralité de cylindres coaxiaux s'étendant dans une direction longitudinale de ladite billette.During the step of modeling the 3D fiber drawing of the metal billet, the fiber drawing is modeled by a plurality of coaxial cylinders extending in a longitudinal direction of said billet.

L'invention permet de déterminer de façon fiable si un défaut est acceptable et lié au processus de forgeage sur des pièces de géométrie complexe.The invention makes it possible to reliably determine whether a defect is acceptable and linked to the forging process on parts of complex geometry.

L'invention permet ainsi de garantir la tenue mécanique ou la contrôlabilité aux ultrasons d'une pièce forgée à géométrie complexe.The invention thus makes it possible to guarantee the mechanical strength or the ultrasonic controllability of a forge with complex geometry.

L'invention peut comprendre les caractéristiques suivantes :The invention can include the following features:

- la pièce métallique comporte une géométrie asymétrique ;- the metal part has an asymmetrical geometry;

- le procédé comporte en outre une étape de détection de défauts identifiants les déformations de la pièce correspondant à des défauts donnés ;- The method further comprises a step of detecting faults identifying the deformations of the part corresponding to given faults;

- la distance entre deux cylindres contigus est d'environ 5 millimètres ;- the distance between two adjoining cylinders is approximately 5 millimeters;

- la billette métallique comporte titane, du nickel, de l'aluminium ou de l'acier;- the metal billet comprises titanium, nickel, aluminum or steel;

- la pièce métallique est une aube de soufflante ;- the metal part is a fan blade;

- ledit fibrage est modélisé par une pluralité de cylindres coaxiaux sur les premiers millimètres d'épaisseur périphériques de la billette ;- Said fiber drawing is modeled by a plurality of coaxial cylinders on the first millimeters of peripheral thickness of the billet;

- le fibrage est modélisé par une pluralité de cylindres coaxiaux sur une épaisseur périphérique de la billette inférieure à environ 6 millimètres, et dans lequel la distance entre 2 cylindres contigus est d'environ 1 millimètre.- the fiber drawing is modeled by a plurality of coaxial cylinders on a peripheral thickness of the billet less than approximately 6 millimeters, and in which the distance between 2 contiguous cylinders is approximately 1 millimeter.

L'invention concerne aussi un produit programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en oeuvre d'un procédé comprenant :The invention also relates to a computer program product, comprising code instructions for implementing a method comprising:

- modélisation d'un fibrage 3D d'une billette métallique, le fibrage étant orienté selon une direction longitudinale de ladite billette, et ledit fibrage étant modélisé par une pluralité de cylindres coaxiaux et s'étendant dans une direction longitudinale de ladite billette et ;- Modeling of a 3D fiber drawing of a metal billet, the fiber drawing being oriented in a longitudinal direction of said billet, and said fiber drawing being modeled by a plurality of coaxial cylinders and extending in a longitudinal direction of said billet and;

- modélisation d'une gamme de forgeage et/ou d'usinage pour former une pièce métallique à partir de la billette métallique ;- modeling of a range of forging and / or machining to form a metal part from the metal billet;

- simulation numérique d'étape(s) de forgeage et/ou d'usinage en appliquant la modélisation de la gamme de forgeage et/ou d'usinage à la modélisation 3D du fibrage de la billette, générant une déformation du fibrage ; et- numerical simulation of forging and / or machining step (s) by applying the modeling of the forging and / or machining range to the 3D modeling of the billet fiber drawing, generating a fiber deformation; and

- génération d'une modélisation 3D du fibrage de la pièce métallique forgée ;- generation of a 3D modeling of the fiber drawing of the forged metal part;

lorsque celui-ci est mis en œuvre par des moyens de traitement d'une unité de traitement.when the latter is implemented by processing means of a processing unit.

PRESENTATION DES FIGURESPRESENTATION OF THE FIGURES

D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which should be read with reference to the appended drawings, in which:

- Les figures IA et IB, déjà présentées, illustrent une modélisation d'un fibrage en 2D d'une pièce forgée non axisymétrique, selon l'état de l'art, respectivement avant et après déformation ;- Figures IA and IB, already presented, illustrate a modeling of a 2D fiber drawing of a non-axisymmetric forged part, according to the state of the art, respectively before and after deformation;

- La figure 2A illustre un barreau métallique ;- Figure 2A illustrates a metal bar;

- La figure 2B illustre un fibrage initial d'un barreau selon une coupe longitudinale ;- Figure 2B illustrates an initial fiber drawing of a bar in a longitudinal section;

- La figure 3 illustre certaines étapes d'un mode de réalisation conforme à l'invention ;- Figure 3 illustrates some steps of an embodiment according to the invention;

- La figure 4 illustre la modélisation d'un fibrage d'un barreau en 3D selon un mode de réalisation conforme à l'invention ;- Figure 4 illustrates the modeling of a fiber drawing of a bar in 3D according to an embodiment according to the invention;

- La figure 5A illustre la modélisation d'un fibrage en 3D d'une pièce forgée selon un mode de réalisation conforme à l'invention ;- Figure 5A illustrates the modeling of a 3D fiber drawing of a forged part according to an embodiment according to the invention;

- La figure 5B illustre un fibrage d'une pièce forgée en correspondance avec ladite modélisation de la pièce illustrée en figure 5A ;- Figure 5B illustrates a fiber drawing of a forged part in correspondence with said modeling of the part illustrated in Figure 5A;

- La figure 6 illustre la modélisation d'un fibrage en 3D d'une pièce forgée selon un mode de réalisation conforme à l'invention, ainsi que la modélisation d'un fibrage en 2D selon l'état de l'art.- Figure 6 illustrates the modeling of a 3D fiber drawing of a forged part according to an embodiment according to the invention, as well as the modeling of a 2D fiber drawing according to the state of the art.

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

Le procédé de modélisation 3D peut être appliqué à différentes étapes de fabrication d'une pièce métallique forgée 10.The 3D modeling process can be applied to different stages of manufacturing a forged metal part 10.

Les pièces 10 sur lesquelles les procédés décrits peuvent être mis en œuvre sont destinées préférentiellement à l'aéronautique. Il s'agit par exemple d'aube de soufflante, de turbine, de disque de rotor, ou encore de pièces de train d'atterrissage.The parts 10 on which the methods described can be implemented are preferably intended for aeronautics. These are, for example, fan blades, turbines, rotor discs, or even landing gear parts.

Ladite pièce 10 comprend généralement une géométrie complexe, en particulier non axisymétrique.Said part 10 generally comprises a complex geometry, in particular non-axisymmetric.

La figure 2A illustre une barre ou billette 20, à partir de laquelle une pièce est préférentiellement forgée. La billette est le métal de départ qui généralement est un cylindre.FIG. 2A illustrates a bar or billet 20, from which a part is preferably forged. The billet is the starting metal which generally is a cylinder.

Les dimensions d'une barre 20, par exemple d'aube fan vont s'étendre typiquement de 40 à 80 millimètres environ. Les dimensions d'une billette 20 pour disque ou arbre vont s'étendre de 150 à 400 millimètres environ.The dimensions of a bar 20, for example a fan blade, will typically range from 40 to 80 millimeters approximately. The dimensions of a billet 20 for disc or tree will range from 150 to 400 millimeters approximately.

La billette 20 peut être composée de titane, de nickel, d'aluminium ou d'acier. La plupart du temps, la billette à partir de laquelle la pièce est forgée possède un fibrage composé d'un réseau de fibres. En effet, la billette a pu subir des opérations telles le laminage, le forgeage ou le filage, qui lui confèrent un fibrage dans une direction unidirectionnelle et longitudinale, parallèle à l'axe X, de la billette 20.The billet 20 can be composed of titanium, nickel, aluminum or steel. Most of the time, the billet from which the part is forged has a fiber drawing composed of a network of fibers. Indeed, the billet could have undergone operations such as rolling, forging or spinning, which give it a fiber drawing in a unidirectional and longitudinal direction, parallel to the axis X, of the billet 20.

Ainsi, la coupe selon un plan longitudinal d'une billette 20 avant forgeage permet de visualiser les fibres et leurs orientations unidirectionnelles comme illustrées en figure 2B.Thus, the section along a longitudinal plane of a billet 20 before forging makes it possible to view the fibers and their unidirectional orientations as illustrated in FIG. 2B.

La figure 3 représente certaines étapes d'un mode de réalisation d'un procédé de modélisation de fibrage.FIG. 3 represents certain steps of an embodiment of a fiberizing modeling method.

Une unité de calcul 50 est prévue pour effectuer les traitements informatiques nécessaires à la mise en œuvre du procédé de modélisation de fibrage selon le mode de réalisation. Ladite unité comprend des moyens de traitement comme un micro-processeur μ et une mémoire.A calculation unit 50 is provided to perform the computer processing necessary for the implementation of the fiberization modeling method according to the embodiment. Said unit includes processing means such as a microprocessor μ and a memory.

Dans une étape 110, on modélise le fibrage de la billette 20.In a step 110, the fibering of the billet 20 is modeled.

On suppose que le fibrage des barres ou billettes 20 utilisées dans le cadre de la fabrication de pièces pour turbomachine est orienté dans le sens d'une direction parallèle à l'axe X de la barre ou de la billette.It is assumed that the fiber drawing of the bars or billets 20 used in the context of the manufacture of parts for a turbomachine is oriented in the direction of a direction parallel to the axis X of the bar or the billet.

La pluralité de fibres de la billette 20 peut être modélisée par une pluralité de cylindres 30 de surfaces cylindriques distinctes. Les cylindres sont de préférence coaxiaux (voir figure 4) et s'étendent dans une direction longitudinale de ladite billette 20. Préférentiellement, les cylindres ont le même axe X que la billette 20.The plurality of billet fibers 20 can be modeled by a plurality of cylinders 30 of distinct cylindrical surfaces. The cylinders are preferably coaxial (see FIG. 4) and extend in a longitudinal direction of said billet 20. Preferably, the cylinders have the same axis X as the billet 20.

On obtient ainsi une modélisation en 3D du fibrage de la billette 20.This gives a 3D modeling of the fibering of the billet 20.

Le nombre de cylindres 30, les dimensions de leurs bases et la distance entre deux cylindres contigus sont déterminés de manière empirique afin d'avoir une quantité d'information suffisante, mais acceptable par les capacités de traitement d'un logiciel de modélisation d'éléments finis. Les distances entre les surfaces de deux cylindres contigus sont préférentiellement équivalentes dans la pluralité de cylindres 30.The number of cylinders 30, the dimensions of their bases and the distance between two contiguous cylinders are determined empirically in order to have a sufficient quantity of information, but acceptable by the processing capacities of an element modeling software. finished. The distances between the surfaces of two contiguous cylinders are preferably equivalent in the plurality of cylinders 30.

Dans le cas où l'on souhaite modéliser le fibrage sur l'ensemble de la billette 20, la distance entre deux cylindres contigus est préférentiellement d'environ 5 millimètres.In the case where it is desired to model the fiber drawing on the whole of the billet 20, the distance between two contiguous cylinders is preferably about 5 millimeters.

Dans un mode de réalisation particulier, par exemple dans le cadre de la modélisation de certaines pièces métalliques telles que des aubes de soufflante, il est possible d'appliquer la modélisation sur une seule partie de la pièce, telle qu'un pied d'aube. Ainsi, dans cet exemple, dans le cadre de la recherche de défauts de type œil de perdrix, on peut modéliser le fibrage uniquement sur la périphérie de la billette 20. Par conséquent, on ne modélise qu'environ les 6 premiers millimètres d'épaisseur, avec une distance entre deux cylindres contigus de, par exemple, environ 1 millimètre.In a particular embodiment, for example in the context of the modeling of certain metal parts such as fan blades, it is possible to apply the modeling to a single part of the part, such as a blade root . Thus, in this example, in the context of looking for partridge eye type defects, we can model the fiber drawing only on the periphery of the billet 20. Consequently, we only model about the first 6 millimeters of thickness , with a distance between two adjoining cylinders of, for example, about 1 millimeter.

Dans une étape 120, on procède à la modélisation de la gamme de forgeage et/ou d'usinage appliquée à la billette 20. Les paramètres de modélisations comprennent de façon non exhaustive la géométrie de départ, la géométrie tout au long des déformations, la géométrie finale, les températures appliquées à la barre 20, les mouvements de l'outillage, les échanges thermiques, les refoulages multiples, écrasement, matriçage...In a step 120, the forging and / or machining range applied to the billet 20 is modeled. The modeling parameters include in a non-exhaustive manner the starting geometry, the geometry throughout the deformations, the final geometry, temperatures applied to bar 20, tool movements, heat exchanges, multiple upsetting, crushing, stamping ...

Dans une étape 130, on procède à une étape de simulation numérique du procédé de forgeage. Les données de modélisation de la gamme de forgeage et/ou d'usinage déterminées dans l'étape 120 décrite précédemment sont appliquées à la modélisation en 3D du fibrage de la billette 20. La simulation numérique permet de visualiser les déformations subies par le fibrage de la pièce.In a step 130, a step of numerical simulation of the forging process is carried out. The modeling data for the forging and / or machining range determined in step 120 described above are applied to the 3D modeling of the fiber drawing of the billet 20. The digital simulation makes it possible to visualize the deformations undergone by the fiber drawing of the room.

Ainsi, les cylindres 30 sont déformés en suivant l'écoulement de la matière lors de la modélisation du forgeage.Thus, the cylinders 30 are deformed following the flow of the material during the modeling of the forging.

Dans une étape 140, la simulation numérique du forgeage va donc générer une modélisation 3D de la pièce finale 10, modélisée, obtenue après forgeage.In a step 140, the digital simulation of forging will therefore generate a 3D modeling of the final part 10, modeled, obtained after forging.

Les étapes 120 à 140 peuvent être mise en œuvre par un logiciel d'éléments finis dédié à la mise en forme des matériaux tel que FORGE®, DEFORM™, QFORM©, SIMUFACT© ... Ces logiciels permettent de modéliser la mise en forme de matériaux à comportement élastoplastique ou élasto-viscoplastique en grandes déformations.Steps 120 to 140 can be implemented by a finite element software dedicated to the shaping of materials such as FORGE®, DEFORM ™, QFORM ©, SIMUFACT © ... These software allow modeling the shaping of materials with elastoplastic or elasto-viscoplastic behavior in large deformations.

Un utilisateur de logiciel de simulation peut ensuite visualiser la pièce modélisée 10 suivant n'importe quel plan de coupe de son choix et observer le fibrage.A user of simulation software can then view the modeled part 10 according to any cutting plane of his choice and observe the fiber drawing.

Ledit utilisateur peut donc catégoriser les déformations du fibrage obtenues lors du forgeage de la pièce 10. L'utilisateur peut donc identifier les défauts de la pièce 10 issue d'une gamme de forgeage/usinage donnée. Ainsi, par comparaison avec le modèle du fibrage de la pièce modélisée 10, on peut déterminer si un défaut observé sur une pièce forgée correspondant à la pièce modélisée résulte du processus de forgeage ou d'un accident de forgeage.Said user can therefore categorize the deformations of the fiber drawing obtained during the forging of the part 10. The user can therefore identify the defects of the part 10 from a given forging / machining range. Thus, by comparison with the fiber drawing model of the modeled part 10, it can be determined whether a defect observed on a forged part corresponding to the modeled part results from the forging process or from a forging accident.

Le procédé de modélisation 3D décrit permet donc de déterminer facilement et de fiabiliser la catégorisation des défauts observés à la surface d'une pièce forgée.The 3D modeling process described therefore makes it easy to determine and make reliable the categorization of the defects observed on the surface of a forged part.

La figure 5A représente une telle pièce modélisée selon un mode de réalisation du procédé et permet d'observer selon un plan de coupe, le fibrage de la pièce forgée. En particulier, ledit procédé permet d'observer que le fibrage obtenu par la gamme de forgeage et/ou d'usinage génère un défaut de type œil de perdrix 40.FIG. 5A represents such a part modeled according to an embodiment of the method and makes it possible to observe, according to a cutting plane, the fiber drawing of the forged part. In particular, said process makes it possible to observe that the fiber drawing obtained by the forging and / or machining range generates a defect of the partridge eye type 40.

Dans le but de garantir que le fibrage modélisé correspond au fibrage observé sur pièce, on peut produire spécialement une série de pièces. La gamme de fabrication est adaptée pour qu'une pièce soit découpée pour analyse après chaque étape de la gamme de forgeage/usinage comme illustré en figure 5B. On peut ainsi observer et vérifier le procédé de simulation de fibrage de la pièce.In order to guarantee that the modeled fiber drawing corresponds to the fiber observed on the part, a series of parts can be specially produced. The production range is adapted so that a part is cut for analysis after each step of the forging / machining range as illustrated in FIG. 5B. We can thus observe and verify the fiber-drawing simulation process of the part.

La modélisation du fibrage telle que présentée dans le procédé décrit précédemment permet d'observer le fibrage sur des pièces forgées à géométrie complexe suivant n'importe quel plan de coupe choisi par un utilisateur d'un logiciel de modélisation. Ainsi, contrairement aux pièces axisymétriques pour lesquelles la modélisation de la gamme est réalisée en 2D et pour lesquelles le plan de coupe doit correspondre au plan 2D de la modélisation, le fibrage peut donc être observé suivant le plan de coupe déterminé.The modeling of the fiber drawing as presented in the method described above makes it possible to observe the fiber drawing on forgings with complex geometry according to any cutting plane chosen by a user of modeling software. Thus, unlike axisymmetric parts for which the modeling of the range is carried out in 2D and for which the cutting plane must correspond to the 2D plane of the modeling, the fiber drawing can therefore be observed according to the determined cutting plane.

La figure 6 représente une coupe selon un plan longitudinal d'une pièceFigure 6 shows a section along a longitudinal plane of a part

10. Également, ladite figure représente plus particulièrement le fibrage modélisé en 2D par la grille déformée (GD) modélisée selon des méthodes connues et le fibrage modélisé en 3D (F3D) selon un mode de réalisation du procédé. On observe ainsi qu'il est impossible de déterminer le fibrage à partir de la grille déformée (GD) puisqu'elle n'est pas contenue dans le plan de coupe contrairement au fibrage 3D (F3D) qui peut être coupé suivant n'importe quel plan.10. Also, said figure represents more particularly the fiber drawing modeled in 2D by the deformed grid (GD) modeled according to known methods and the fiber drawing modeled in 3D (F3D) according to an embodiment of the method. It is thus observed that it is impossible to determine the fiber drawing from the deformed grid (GD) since it is not contained in the cutting plane unlike 3D fiber drawing (F3D) which can be cut according to any plan.

Claims (9)

Revendicationsclaims 1. Procédé de modélisation 3D d'un fibrage d'une pièce métallique (10), la formation de ladite pièce comprenant au moins une étape de forgeage à partir d'une billette métallique (20), ledit procédé comprenant les étapes suivantes :1. A method of 3D modeling of a fiber drawing of a metal part (10), the formation of said part comprising at least one step of forging from a metal billet (20), said method comprising the following steps: - modélisation d'un fibrage 3D de la billette métallique (20), le fibrage étant orienté selon une direction longitudinale de ladite billette ;- Modeling of a 3D fiber drawing of the metal billet (20), the fiber drawing being oriented in a longitudinal direction of said billet; - modélisation d'une gamme de forgeage et/ou d'usinage ;- modeling of a range of forging and / or machining; - simulation numérique d'étape(s) de forgeage et/ou d'usinage en appliquant la modélisation de la gamme de forgeage et/ou d'usinage à la modélisation 3D du fibrage de la billette (20), générant une déformation du fibrage ; et- numerical simulation of forging and / or machining step (s) by applying the modeling of the forging and / or machining range to the 3D modeling of the drawing of the billet (20), generating a deformation of the drawing ; and - génération d'une modélisation 3D du fibrage de la pièce métallique (10) forgée, caractérisé en ce que lors de l'étape de modélisation du fibrage 3D de la billette métallique (20), le fibrage est modélisé par une pluralité de cylindres coaxiaux (30) s'étendant dans une direction longitudinale de ladite billette (20).- Generation of a 3D modeling of the fiber drawing of the metal piece (10) forged, characterized in that during the step of modeling the 3D fiber drawing of the metal billet (20), the fiber drawing is modeled by a plurality of coaxial cylinders (30) extending in a longitudinal direction of said billet (20). 2. Procédé de modélisation 3D d'un fibrage d'une pièce métallique (10) selon la revendication précédente dans lequel, la pièce métallique (10) comporte une géométrie asymétrique.2. Method for 3D modeling of a fiber drawing of a metal part (10) according to the preceding claim, in which the metal part (10) has an asymmetrical geometry. 3. Procédé de modélisation 3D d'un fibrage d'une pièce métallique (10) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une étape de détection des déformations du fibrage de la pièce.3. Method for 3D modeling of a fiber drawing of a metal part (10) according to one of the preceding claims, further comprising a step of detecting deformations of the fiber drawing of the part. 4. Procédé de modélisation 3D d'un fibrage d'une pièce métallique (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la distance entre deux cylindres contigus est d'environ 5 millimètres.4. Method for 3D modeling of a fiber drawing of a metal part (10) according to one of the preceding claims, in which the distance between two contiguous cylinders is approximately 5 millimeters. 5. Procédé de modélisation 3D d'un fibrage d'une pièce métallique (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la billette métallique (20) comporte du titane, du nickel, de l'aluminium ou de l'acier.5. Method for 3D modeling of a fiber drawing of a metal part (10) according to one of the preceding claims, in which the metal billet (20) comprises titanium, nickel, aluminum or steel . 6. Procédé de modélisation 3D d'un fibrage d'une pièce métallique (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la pièce métallique est une aube de soufflante.6. Method for 3D modeling of a fiber drawing of a metal part (10) according to one of the preceding claims, in which the metal part is a fan blade. 7. Procédé de modélisation 3D d'un fibrage d'une pièce métallique (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit fibrage est modélisé par une pluralité de cylindres coaxiaux (30) sur les premiers millimètres d'épaisseur périphériques de la billette (20).7. Method for 3D modeling of a fiber drawing of a metal part (10) according to one of the preceding claims, in which said fiber drawing is modeled by a plurality of coaxial cylinders (30) over the first peripheral millimeters of thickness. the billet (20). 8. Procédé de modélisation 3D d'un fibrage d'une pièce métallique (10) selon la revendication précédente, dans lequel le fibrage est modélisé par une pluralité de cylindres coaxiaux sur une épaisseur périphérique de la billette (20) inférieure à environ 6 millimètres, et dans lequel la distance entre 2 cylindres contigus est d'environ 1 millimètre.8. Method for 3D modeling of a fiber drawing of a metal part (10) according to the preceding claim, in which the fiber drawing is modeled by a plurality of coaxial cylinders on a peripheral thickness of the billet (20) less than about 6 millimeters , and in which the distance between 2 contiguous cylinders is approximately 1 millimeter. 9. Produit programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre d'un procédé comprenant des étapes de :9. Product computer program, comprising code instructions for implementing a method comprising steps of: - modélisation d'un fibrage 3D d'une billette métallique (20), le fibrage étant orienté selon une direction longitudinale de ladite billette, et ledit fibrage étant modélisé par une pluralité de cylindres coaxiaux (30) et s'étendant dans une direction longitudinale de ladite billette (20) et ;- Modeling of a 3D fiber drawing of a metal billet (20), the fiber drawing being oriented in a longitudinal direction of said billet, and said fiber drawing being modeled by a plurality of coaxial cylinders (30) and extending in a longitudinal direction of said billet (20) and; - modélisation d'une gamme de forgeage et/ou d'usinage pour former une pièce métallique (10) à partir de la billette métallique (20) ;- modeling of a range of forging and / or machining to form a metal part (10) from the metal billet (20); - simulation numérique d'étape(s) de forgeage et/ou d'usinage en appliquant la modélisation de la gamme de forgeage et/ou d'usinage à la modélisation 3D du fibrage de la billette (20), générant une déformation du fibrage ; et- numerical simulation of forging and / or machining step (s) by applying the modeling of the forging and / or machining range to the 3D modeling of the drawing of the billet (20), generating a deformation of the drawing ; and - génération d'une modélisation 3D du fibrage de la pièce métallique (10) forgée ;- generation of a 3D modeling of the fiber drawing of the forged metal part (10); lorsque celui-ci est mis en œuvre par des moyens de traitement d'une unité de traitement (50).when the latter is implemented by processing means of a processing unit (50). 1/51/5
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