FR3096907A1 - Method of making a mechanically reinforced part - Google Patents

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Abstract

Est ici concerné un procédé de réalisation d’une pièce en acier ou titane et qui correspond à une tôle ou une plaque. Dans ce procédé :- si la pièce (1) est en acier, on utilise un acier bainitique ou martensitique, et on chauffe la pièce à une température de chauffage comprise entre les températures AC1 et AC3,- si la pièce est en titane, on la chauffe à une température de chauffage comprise entre 700°C et 1050°C, puis- on forme une nervure (3c) sur ladite pièce, à une température de la pièce correspondant à la température de chauffage, à 10°C près. Figure à publier avec l’abrégé : 3This concerns a process for producing a part in steel or titanium and which corresponds to a sheet or a plate. In this process: - if the part (1) is made of steel, bainitic or martensitic steel is used, and the part is heated to a heating temperature between temperatures AC1 and AC3, - if the part is made of titanium, we heating to a heating temperature of between 700 ° C and 1050 ° C, then forming a rib (3c) on said part, at a room temperature corresponding to the heating temperature, to within 10 ° C. Figure to be published with the abstract: 3

Description

Procédé de realisation d’une pièce renforcée mecaniquementProcess for producing a mechanically reinforced part

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

Est ici concernée la réalisation d’une pièce en un matériau qui est de l’acier ou du titane et qui correspond à une tôle ou une plaque.This concerns the production of a part in a material which is steel or titanium and which corresponds to a sheet or a plate.

Le domaine d’application visé est en particulier celui d’une turbomachine d’aéronef ou d’un aéronef.The intended field of application is in particular that of an aircraft turbine engine or an aircraft.

Etat de la technique antérieureState of the prior art

Dans la technique, on connaît les assemblages métallurgiques mécano-soudés à partir de tôles ou plaques métalliques.In the art, mechanically welded metallurgical assemblies from metal sheets or plates are known.

C’est l’épaisseur qui distingue une tôle d’une plaque. On considèrera qu’une tôle présente une épaisseur jusqu’à 3 à 4mm, une plaque au-delà. Son épaisseur pourra aller jusqu’à ce qu’on puisse la former comme ci-après sur un outil de formage, tel en particulier qu’un outil de pliage.It is the thickness that distinguishes a sheet from a plate. It will be considered that a sheet has a thickness up to 3 to 4mm, a plate beyond. Its thickness will be able to go until it can be formed as below on a forming tool, such as in particular a bending tool.

Une tôle ou plaque métallique se caractérise par deux faces planes parallèles d’aire identique (à la différence près des usinages spécifiques des rives et des tolérances) avec par conséquent une épaisseur constante entre ces deux surfaces (aux tolérances près). L’épaisseur présente une dimension nettement plus petite (au moins 10 fois) que les deux autres dimensions que sont la largeur et la longueur de la tôle ou plaque.A metal sheet or plate is characterized by two flat parallel faces of identical area (except for the specific machining of the edges and the tolerances) with consequently a constant thickness between these two surfaces (within the tolerances). The thickness has a much smaller dimension (at least 10 times) than the two other dimensions which are the width and the length of the sheet or plate.

Souvent, les assemblages métallurgiques sont des objets ou des pièces qui délimitent un volume ou séparent deux volumes différents.Often, metallurgical assemblies are objects or parts that delimit a volume or separate two different volumes.

Typiquement, soit ils peuvent se refermer sur eux-mêmes dans au moins une des trois directions (axes conventionnels X, Y, Z) par soudage ou boulonnage (rivetage ou tout autre moyen de fixation), soit ils peuvent délimiter deux volumes en se fixant sur un ou des supports par soudage ou boulonnage (rivetage ou tout autre moyen de fixation).Typically, either they can close on themselves in at least one of the three directions (conventional axes X, Y, Z) by welding or bolting (riveting or any other means of fixing), or they can delimit two volumes by fixing on one or more supports by welding or bolting (riveting or any other means of attachment).

Les volumes en cause peuvent être constitués de gaz, de fluides, de liquide, d’une multitude de morceaux solides, etc…The volumes in question can be made up of gases, fluids, liquids, a multitude of solid pieces, etc.

Ici, les éléments qui pourront être obtenus à partir des tôles ou plaques réalisées selon l’invention pourront par exemple et en particulier être des conteneurs, des réservoirs, des carters, des viroles, des caissons, des coques, des boites d’instruments, ou des assemblages dont la fonction est de contenir la projection de corps exogènes, appelés aussi des blindages.Here, the elements which can be obtained from the sheets or plates produced according to the invention can, for example and in particular, be containers, tanks, casings, ferrules, boxes, hulls, instrument boxes, or assemblies whose function is to contain the projection of exogenous bodies, also called shielding.

Parmi les éléments visés, il pourra en particulier y en avoir qui seront amenés à résister structurellement à une différence de pressions de part et d’autre de la tôle ou de la plaque (fonction structurante de l’assemblage), et ce dans le domaine élastique du matériau constituant la tôle ou plaque. Cette différence de pression peut être induite par exemple : par des pressions différentes de part et d’autre, par la force locale subit par une surface qui peut être associée par exemple à l’arrêt d’une projection d’un corps extérieurs (cas d’un blindage par exemple) ou autres éléments qui peut induire une flexion de la tôle ou plaque.Among the targeted elements, there may in particular be some which will have to structurally resist a difference in pressure on either side of the sheet or plate (structuring function of the assembly), and this in the field elasticity of the material constituting the sheet or plate. This pressure difference can be induced for example: by different pressures on either side, by the local force undergone by a surface which can be associated for example with the stopping of a projection of an external body (case shielding for example) or other elements which can induce bending of the sheet or plate.

Ainsi sont particulièrement visées les applications aéronautiques dont les turbomachines (notamment les turbofans) pour propulser des engins volants.Thus are particularly targeted aeronautical applications including turbomachines (in particular turbofans) for propelling flying machines.

Les assemblages mécano-soudés sont amenés à garantir un déplacement élastique minimum en flexion. Ce déplacement en flexion correspond à la « flèche » hors du plan de la tôle ou plaque (le terme de déflection est aussi possible).Mechanically welded assemblies are required to guarantee a minimum elastic displacement in bending. This displacement in bending corresponds to the "deflection" out of the plane of the sheet or plate (the term deflection is also possible).

C’est la conséquence de la déformation élastique de la tôle sous la différence de pressions existant de part et d’autre de la surface.This is the consequence of the elastic deformation of the sheet under the difference in pressure existing on either side of the surface.

Dans le cas de la présente invention, il est recherché de ne pas déformer plastiquement la tôle ou plaqueIn the case of the present invention, it is desired not to plastically deform the sheet or plate

Une pratique connue, pour répondre à un tel besoin de réduction de flèche (déplacement en flexion) sans déformation plastique, conduit à raidir la tôle ou plaque par des raidisseurs.A known practice, to meet such a need for reduction of deflection (movement in bending) without plastic deformation, leads to stiffening the sheet or plate by stiffeners.

Ces raidisseurs peuvent en particulier être positionnés à des distances intermédiaires entre les points de fixation ou d’appui de la tôle ou plaque, divisant la surface des segments de tôle ou plaque alors définis. Ces raidisseurs peuvent être d’une longueur proche des dimensions des segments de tôle ou plaque et peuvent être disposés de façon longitudinale et/ou de façon transversale à la longueur de la tôle ou plaque.These stiffeners can in particular be positioned at intermediate distances between the fixing or support points of the sheet or plate, dividing the surface of the sheet or plate segments then defined. These stiffeners can be of a length close to the dimensions of the sheet or plate segments and can be arranged longitudinally and/or transversely to the length of the sheet or plate.

Une pratique connue est ainsi de souder de tels raidisseurs à la tôle ou plaqueA known practice is thus to weld such stiffeners to the sheet or plate

Les soudures peuvent être pénétrantes : les tôles ou plaques sont découpées et soudées sur les raidisseurs. Les soudures peuvent aussi n’être que partiellement pénétrantes. Dans ce cas, les raidisseurs sont soudés directement sur une des faces de la tôle ou plaque. Ces deux cas ne sont pas exhaustifs.The welds can be penetrating: the sheets or plates are cut and welded to the stiffeners. Welds may also be only partially penetrating. In this case, the stiffeners are welded directly to one of the faces of the sheet or plate. These two cases are not exhaustive.

Dans le cadre de l’invention, la géométrie des raidisseurs importera peu. Ils peuvent être quelconques.In the context of the invention, the geometry of the stiffeners will be of little importance. They can be any.

Un inconvénient majeur de souder des raidisseurs est d’alourdir l’assemblage mécano-soudée par rapport à la situation où il n’aurait pas été nécessaire de tenir compte d’une flèche minimum.A major disadvantage of welding stiffeners is to weigh down the mechanically welded assembly compared to the situation where it would not have been necessary to take into account a minimum deflection.

Au droit des soudures, la métallurgie est différente de celle des tôles ou des plaques concernées. Les soudures présentent une microstructure métallurgique brute de solidification (avec présence de dendrites et porosités) qui sont différentes des microstructures recristallisées de matériaux corroyés que l’on retrouve dans les tôles et les plaques. Par conséquent, les propriétés mécaniques diffèrent entre les deux microstructures. Les soudures présentent des propriétés mécaniques (traction, allongement, ténacité, fatigue) réduites par rapport au métal corroyé de la tôle ou de la plaque. La pratique conduit donc à dimensionner l’assemblage mécanosoudé au minimum des propriétés de ces soudures.At the welds, the metallurgy is different from that of the sheets or plates concerned. The welds present a raw metallurgical microstructure of solidification (with the presence of dendrites and porosities) which are different from the recrystallized microstructures of wrought materials found in sheets and plates. Therefore, the mechanical properties differ between the two microstructures. The welds have reduced mechanical properties (tensile, elongation, tenacity, fatigue) compared to the wrought metal of the sheet or plate. Practice therefore leads to sizing the mechanically welded assembly to the minimum of the properties of these welds.

Pour compenser cette réduction ou cet abattement de propriétés mécaniques, il est alors nécessaire d’augmenter l’épaisseur de la tôle ou de la plaque par rapport à une situation où il n’y aurait pas eu besoin de souder des raidisseurs. Cette augmentation d’épaisseur se traduit par un accroissement de la masse de l’assemblage mécanosoudé. De plus, la taille des raidisseurs ajoute un volume, donc une masse supplémentaire. Cet accroissement de masse est d’autant plus important que le module d’Young de la tôle ou de la plaque est faible. Par exemple, les assemblages mécano-soudés en alliage de Titane présentent plus de raidisseurs que dans ceux en aciers à cause d’un module d’Young quasiment de moitié.To compensate for this reduction or reduction in mechanical properties, it is then necessary to increase the thickness of the sheet or plate compared to a situation where there would have been no need to weld stiffeners. This increase in thickness results in an increase in the mass of the mechanically welded assembly. In addition, the size of the stiffeners adds volume, therefore additional mass. This increase in mass is all the more important as the Young's modulus of the sheet or plate is low. For example, mechanically welded assemblies in titanium alloy have more stiffeners than in those made of steel because of a Young's modulus almost half.

L’invention a pour objet d’apporter une solution à une partie au moins des problèmes et inconvénients ci-dessus.The object of the invention is to provide a solution to at least some of the above problems and drawbacks.

Présentation de l’inventionPresentation of the invention

Il est prévu de former à chaud une nervure afin de permettre de constituer un raidisseur et une pièce ayant la performante attendue, dès lors que l’on aura choisi une fourchette spécifique de températures où le matériau constituant la tôle ou la plaque présentera des propriétés superplastiques.It is planned to hot form a rib in order to make it possible to form a stiffener and a part having the expected performance, once a specific range of temperatures has been chosen where the material constituting the sheet or plate will have superplastic properties. .

Il est rappelé que la superplasticité est une.It is recalled that superplasticity is one.

D’autant plus pour l’obtention de nervures via des plis supérieurs à 135° (voir ci-après pli à 180° à 10° près), la notion de superplasticité recherchée ici n’est pas liée à la température de fusion mais à une microstructure biphasée (donc à la composition chimique), c’est-à-dire alpha et béta pour les titanes, et austénite et perlite, entre AC1 et AC3, pour les aciers. Naturellement, plus la température de déformation va augmenter, plus la plasticité classique (propriété de déformation plastique à haute température T (avec T≥0.5Tf, où Tf est la température de fusion du métal exprimée en kelvins) d’un matériau qui se caractérise par des allongements à rupture importants pouvant dépasser 1 000 % au cours d’un essai de traction) va augmenter. La contrainte d’écoulement (force nécessaire pour assurer une déformation plastique) va par contre décroître avec l’augmentation de la température.Especially for obtaining ribs via folds greater than 135° (see below fold at 180° to within 10°), the notion of superplasticity sought here is not linked to the melting temperature but to a two-phase microstructure (therefore to the chemical composition), that is to say alpha and beta for titanium, and austenite and pearlite, between AC1 and AC3, for steels. Naturally, the more the deformation temperature will increase, the more the classical plasticity (property of plastic deformation at high temperature T (with T≥0.5Tf, where Tf is the melting temperature of the metal expressed in kelvins) of a material which is characterized by large elongations at break which may exceed 1000% during a tensile test) will increase. The flow stress (force necessary to ensure a plastic deformation) will on the other hand decrease with the increase in temperature.

Dans le cas de la superplasticité définie ici, les températures sont parmi les plus basses, alors que les contraintes d’écoulement sont parmi les plus élevées. Mais, à l’inverse de la loi évoquée ci-dessus qui énonce que l’allongement à rupture décroit avec une décroissance de la température (associé avec une contrainte croissante d’écoulement), on va se trouver en l’espèce dans une fourchette de températures où l’allongement à rupture va augmenter, avec potentiellement et par exemple des allongements à rupture de plus 1000%.In the case of superplasticity defined here, the temperatures are among the lowest, while the flow stresses are among the highest. But, contrary to the law mentioned above which states that the elongation at break decreases with a decrease in temperature (associated with an increasing flow stress), we will find ourselves in this case in a range temperatures where the elongation at break will increase, with potentially and for example elongations at break of more than 1000%.

Une nervure est ici considérée comme toute partie saillante sur une pièce (en l’espèce tôle ou plaque). Des synonymes sont raidisseur allongé, excroissance allongée, arête allongée, saillie allongée, le tout monobloc avec la tôle ou la plaque, ledit allongement s’étendant le long de (l’une des faces de) ladite tôle ou plaque.A rib is considered here as any protruding part on a part (in this case sheet or plate). Synonyms are elongated stiffener, elongated protrusion, elongated edge, elongated projection, all in one piece with the sheet or plate, said elongation extending along (one of the faces of) said sheet or plate.

Un aspect essentiel est que cette nervure n’est pas liée à la tôle ou la plaque par un quelconque cordon de soudure.An essential aspect is that this rib is not linked to the sheet or the plate by any weld bead.

De façon plus précise, une partie au moins de la solution de l’invention prévoit ainsi un procédé de réalisation d’une pièce en un matériau qui est de l’acier ou du titane et qui correspond à une tôle ou une plaque, dans lequel procédé:
- si la pièce est en acier, on utilise un acier faiblement ou fortement allié, bainitique ou martensitique, et on chauffe la pièce à une température de chauffage comprise entre les températures AC1 et AC3,
- si la pièce est en titane, on la chauffe à une température de chauffage comprise entre 700°C et 1050°C, puis
- on forme une nervure sur ladite pièce, à une température de la pièce correspondant à la température de chauffage, à 30°C près, et possiblement à 10°C près (l’expression « à X °C près » ayant pour sens : à + ou – X°C).
More specifically, at least part of the solution of the invention thus provides a method for producing a part in a material which is steel or titanium and which corresponds to a sheet or a plate, in which process:
- if the part is made of steel, a low or high alloy, bainitic or martensitic steel is used, and the part is heated to a heating temperature between the temperatures AC1 and AC3,
- if the part is made of titanium, it is heated to a heating temperature of between 700°C and 1050°C, then
- a rib is formed on said part, at a temperature of the part corresponding to the heating temperature, to within 30°C, and possibly within 10°C (the expression “within X °C” meaning: at + or – X°C).

Les Aciers faiblement alliés sont les alliages à base de Fe avec une teneur en C ≤ 2,1% en masse et avec une teneur en autres éléments d’alliages dont les minima répondent à la norme NF EN 10020 et dont les maxima individuels, par élément d’alliage, restent ≤ 5% en masse.Low-alloy steels are Fe-based alloys with a C content ≤ 2.1% by mass and with a content of other alloying elements whose minima meet standard NF EN 10020 and whose individual maxima, for example alloying element, remain ≤ 5% by mass.

Les aciers fortement alliés sont des alliages à base de Fe avec une teneur en C ≤ 2,1% en masse et avec une teneur d’au moins un des éléments d’alliage et > 5% en masse.High-alloy steels are Fe-based alloys with a C content ≤ 2.1% by mass and with a content of at least one of the alloying elements and > 5% by mass.

Former la pièce par au moins un emboutissage à chaud dans les températures précitées pourra permettre d’optimiser industriellement le formage.Forming the part by at least one hot stamping at the aforementioned temperatures may make it possible to optimize the forming industrially.

D’emblée pourront être atteint des situations dans lesquelles le formage de la nervure sur ladite pièce comprend:
- un premier pli de la pièce, de façon à obtenir une partie pliée sur un angle inférieur ou égal à 120°, puis
- un second pli effectué sur la partie pliée et sur un angle inférieur ou égal à 120°.
Toutefois, pour favoriser l’atteinte d’angles ou plis encore plus marqués (pli(s) d’angle(s) supérieur(s) à 135°, à 10° près), avec donc des propriétés superplastiques élevées du matériau constituant la tôle ou la plaque, on pourra utilement préférer que l’une au moins des caractéristiques suivante soit satisfaite :
- si ladite pièce est en titane, que la température de chauffage soit de 800°C, à 30°C près, et possiblement à 10°C près,
- si ladite pièce est en titane, que le titane présente une microstructure biphasée alpha et beta,
- si ladite pièce est en acier, que l’acier présente une microstructure biphasée d’austénite et de perlite.
From the outset, situations can be reached in which the forming of the rib on said part includes:
- a first fold of the part, so as to obtain a part folded over an angle less than or equal to 120°, then
- a second fold made on the folded part and on an angle less than or equal to 120°.
However, to promote the achievement of even more marked angles or folds (fold(s) of angle(s) greater than 135°, to within 10°), with therefore high superplastic properties of the material constituting the sheet metal or plate, it may usefully be preferred that at least one of the following characteristics be satisfied:
- if said part is made of titanium, that the heating temperature is 800°C, to within 30°C, and possibly within 10°C,
- if said part is made of titanium, that the titanium has a two-phase alpha and beta microstructure,
- if said part is made of steel, that the steel has a two-phase microstructure of austenite and pearlite.

Dans le présent texte, le terme (premier puis second, etc..) « pliage » ne doit pas abuser. Un « pliage » consiste à réaliser un pli, que ce soit par (un outil d’) emboutissage, par (un outil de) pliage, ou par forgeage, avec pour effet d’obtenir un « pli ».In this text, the term (first then second, etc.) "folding" should not be misused. “Bending” consists of making a bend, whether by (a) stamping tool, by (a) bending tool, or by forging, with the effect of obtaining a “fold”.

En toute situation, tôle ou la plaque, acier ou titane, on pourra en outre prévoir que, pour obtenir une dite nervure en forme d’arche à sommet ventru, le formage de la nervure sur ladite pièce comprenne :
- soit :
-- un premier pli de la pièce, de façon à obtenir une première partie pliée sur un angle de 90°, à 10° près, par rapport à une partie non pliée puis
-- d’autres plis successifs combinant des plis au maximum de 120° chacun, avec une association d’angles entrants et d’angles sortants jusqu’à obtenir une dernière partie pliée qui referme la forme le long de ladite première partie pliée, à l’opposé de la partie non pliée, puis
-- un pli terminal effectué sur ladite dernière partie pliée, de façon à obtenir une partie pliée terminale sur un angle de 90°, à 10° près, vers l’opposé de la partie non pliée,
- soit :
-- un premier pli de la pièce, de façon à obtenir une partie pliée sur un angle inférieur ou égal à 120°, puis
-- un second pli effectué sur la partie pliée et sur un angle inférieur ou égal à 120°.
In any situation, sheet metal or plate, steel or titanium, it may further be provided that, to obtain a said rib in the shape of an arch with a bulbous apex, the forming of the rib on said part comprises:
- either :
-- a first fold of the part, so as to obtain a first part folded over an angle of 90°, to within 10°, with respect to an unfolded part then
-- other successive folds combining folds of a maximum of 120° each, with an association of incoming angles and outgoing angles until obtaining a last folded part which closes the shape along said first folded part, at the opposite of the unfolded part, then
-- a final fold made on said last folded part, so as to obtain a terminal folded part on an angle of 90°, to within 10°, towards the opposite of the unfolded part,
- either :
-- a first fold of the part, so as to obtain a part folded over an angle less than or equal to 120°, then
-- a second fold made on the folded part and on an angle less than or equal to 120°.

En effet, les angles de pliures en jeu (relativement limités) et les propriétés superplastiques alors présentées par la tôle ou la plaque permettront d’atteindre la réalisation de la nervure intégrée à la tôle ou plaque souhaitée.Indeed, the bend angles involved (relatively limited) and the superplastic properties then presented by the sheet or the plate will make it possible to achieve the realization of the rib integrated into the desired sheet or plate.

Compte tenu des avantages de pliures liés aux propriétés superplastiques attendues, on pourra être amené :
- au cours du formage de la nervure sur ladite pièce, à contrôler la température de la pièce, et
- si la température de la pièce contrôlée descend plus de 20°C, à 5°C près, sous la température de chauffage, à réchauffer la pièce à la température de chauffage, à 10°C, avant de reprendre le formage.
Given the advantages of folds linked to the expected superplastic properties, it may be necessary to:
- during the forming of the rib on said part, to control the temperature of the part, and
- if the temperature of the controlled part drops more than 20°C, within 5°C, below the heating temperature, to reheat the part to the heating temperature, at 10°C, before resuming forming.

De nouveau grâce aux propriétés superplastiques, et de l’allongement à rupture élevé qui en résulte, on pourra obtenir, en sécurité, une nervure en forme d’arche, en particulier en épingle, avec un formage de la nervure sur ladite pièce comprenant :
- un premier pli de la pièce, de façon à obtenir une première partie pliée sur un angle compris entre 90° et 135°, à 5° près, par rapport à une partie non pliée puis
- un second pli effectué sur la première partie pliée, de façon à obtenir une seconde partie pliée sur un angle compris entre 90° et 180°, à 5° près, le long de la première partie pliée, vers l’opposé de la partie non pliée, puis,
- un troisième pli effectué sur la seconde partie pliée, de façon à obtenir une troisième partie pliée sur un angle compris entre 90° et 135°, à 5° près, par rapport à la seconde partie pliée, vers l’opposé de la partie non pliée.
Again thanks to the superplastic properties, and the resulting high elongation at break, it will be possible to obtain, in safety, an arch-shaped rib, in particular a hairpin, with a forming of the rib on said part comprising:
- a first fold of the piece, so as to obtain a first part folded over an angle between 90° and 135°, to within 5°, with respect to an unfolded part then
- a second fold made on the first folded part, so as to obtain a second part folded over an angle between 90° and 180°, to within 5°, along the first folded part, towards the opposite part unfolded, then,
- a third fold made on the second folded part, so as to obtain a third part folded over an angle between 90° and 135°, to within 5°, with respect to the second folded part, towards the opposite part unfolded.

L’utilisation du contrôle précité de la température, sécurisera l’atteinte visée dudit angle compris entre 90° et 135°, à 5° près.The use of the aforementioned temperature control will secure the target achievement of said angle between 90° and 135°, to within 5°.

Outre ce qui précède, l’invention concerne aussi un outil pour la mise en œuvre du procédé précité.In addition to the foregoing, the invention also relates to a tool for implementing the aforementioned method.

Favorablement, un tel outil pourra comprendre :
- une matrice mâle présentant une surface extérieure arquée convexe, pourvue de tiroirs mobiles adaptés, dans un état déployé, à faire saillie sur la surface extérieure arquée,
- une matrice femelle présentant, de façon complémentaire de la matrice mâle, une surface intérieure arquée concave, pourvue de cavités adaptées à recevoir les tiroirs mobiles, dans l’état déployé,
- des premiers moyens de déplacement relatif entre la matrice mâle et la matrice femelle et des seconds moyens de déplacement des tiroirs mobiles par rapport à la matrice mâle, de façon que la matrice mâle puisse être engagée dans la matrice femelle, avec les tiroirs mobiles engagés dans les cavités de la matrice femelle, et
- des moyens de chauffage de la matrice mâle et/ou de la matrice femelle.
Favorably, such a tool may include:
- a male matrix having a convex arcuate outer surface, provided with movable drawers adapted, in an extended state, to protrude from the arcuate outer surface,
- a female die having, complementary to the male die, a concave arcuate inner surface, provided with cavities adapted to receive the movable drawers, in the deployed state,
- first means of relative displacement between the male die and the female die and second means of displacement of the movable drawers with respect to the male die, so that the male die can be engaged in the female die, with the movable drawers engaged in the cavities of the female matrix, and
- Means for heating the male die and/or the female die.

Ainsi, on pourra obtenir des nervurages issus de la nervure elle-même.Thus, we can obtain ribs from the rib itself.

Outre ce qui précède, encore un autre aspect de l’invention concerne un élément métallique d’une turbomachine d’aéronef ou d’un aéronef, l’élément métallique comprenant au moins une pièce obtenue via le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes et dans lequel ladite pièce doit résister dans le domaine élastique du matériau à une différence de pressions de part et d’autre de la pièce qui peut être comprise entre 0,03GPa à 50GPa.In addition to the foregoing, yet another aspect of the invention relates to a metallic element of an aircraft turbine engine or of an aircraft, the metallic element comprising at least one part obtained via the method according to any one of the claims above and in which said part must resist, in the elastic range of the material, a pressure difference on either side of the part which can be between 0.03 GPa and 50 GPa.

En effet, il a été plus avant mentionné que, parmi les éléments visés, il pourra en particulier y en avoir qui seront amenés à résister structurellement à une différence de pressions notable de part et d’autre de la tôle ou de la plaque (fonction structurante de l’assemblage), et ce dans le domaine élastique du matériau constituant la tôle ou plaque.Indeed, it was mentioned earlier that, among the elements targeted, there may in particular be some which will have to structurally resist a significant pressure difference on either side of the sheet or plate (function structuring of the assembly), and this in the elastic range of the material constituting the sheet or plate.

D’autres éléments visés, voire les mêmes sur d’autres aspects physiques, pourraient requérir une résistance mécanique notamment à l’arrachement ou au cisaillement.Other elements targeted, or even the same on other physical aspects, could require mechanical resistance, particularly to tearing or shearing.

Aussi, notamment pour ces cas, est-il proposé un élément métallique de turbomachine d’aéronef ou d’aéronef qui comprendra au moins une pièce obtenue via le procédé précité, avec tout ou partie de ses caractéristiques et dans lequel la nervure de ladite pièce définirait une bride pour fixer ledit élément métallique à un autre élément de la turbomachine d’aéronef ou de l’aéronefAlso, in particular for these cases, is proposed a metal element of an aircraft or aircraft turbomachine which will comprise at least one part obtained via the aforementioned process, with all or part of its characteristics and in which the rib of said part would define a flange for attaching said metallic element to another element of the aircraft turbine engine or the aircraft

Brève description des figuresBrief description of figures

représente un schéma local d’une première pièce présentant une nervure pouvant être obtenue avec le procédé de l’invention, represents a local diagram of a first part having a rib that can be obtained with the method of the invention,

représente un schéma local d’une seconde pièce présentant une nervure pouvant être obtenue avec le procédé de l’invention, represents a local diagram of a second part having a rib that can be obtained with the method of the invention,

représente un schéma local d’une troisième pièce présentant une nervure pouvant être obtenue avec le procédé de l’invention, represents a local diagram of a third part having a rib that can be obtained with the method of the invention,

représente un schéma local de la seconde pièce pouvant être obtenue avec le procédé de l’invention et présentant des perçages de fixation, represents a local diagram of the second part that can be obtained with the method of the invention and having fixing holes,

représente un schéma partiel d’outil de formage par emboutissage d’une pièce nervurée pouvant être obtenue avec le procédé de l’invention, represents a partial diagram of a tool for forming by stamping a ribbed part that can be obtained with the method of the invention,

représente une alternative de réalisation locale de l’outil de la [Fig. 5], à l’endroit du détail VI, et represents an alternative local embodiment of the tool of [FIG. 5], at the location of detail VI, and

représente un schéma local d’une pièce arrondie et nervurée pouvant aussi être obtenue avec le procédé de l’invention. represents a local diagram of a rounded and ribbed part which can also be obtained with the method of the invention.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

Comme expliqué, l’invention vise donc à réaliser par formage au moins un raidisseur ou nervure, à pression ambiante (105Pa) et à une température prédéterminée, depuis directement une grande tôle ou une grande plaque déjà fabriquée.As explained, the invention therefore aims to produce by forming at least one stiffener or rib, at ambient pressure (10 5 Pa) and at a predetermined temperature, directly from a large sheet or a large plate already manufactured.

Le formage de la pièce pourra s’effectuer par l’une au moins parmi les techniques suivantes : emboutissage, pliage, forgeage.The forming of the part can be done by at least one of the following techniques: stamping, bending, forging.

A titre des avantages du forgeage sur les autres techniques, on peut noter :
- l'amélioration des caractéristiques mécaniques du métal,
- le gain de matière mise en œuvre et la réduction du temps d'usinage.
As for the advantages of forging over other techniques, we can note:
- improvement of the mechanical characteristics of the metal,
- savings in material used and reduction in machining time.

Une spécificité est liée au matériau de la pièce 1 (tôle ou plaque) à obtenir qui est tel que :
- si la pièce est en acier, on utilise un acier bainitique ou martensitique faiblement ou fortement allié, et on chauffe la pièce à une température de chauffage Tc comprise entre les températures AC1 et AC3,
- si la pièce est en titane, on la chauffe à une température de chauffage Tc comprise entre 700°C et 1050°C, puis, dans chacun de ces cas,
- on réalise sur ladite pièce, par formage, une nervure, telle que 3a,3b,3c figures 1-3, à une température de la pièce correspondant à la température Tc de chauffage, à 10°C près.
A specific feature is linked to the material of part 1 (sheet or plate) to be obtained, which is such that:
- if the part is made of steel, a low or high alloy bainitic or martensitic steel is used, and the part is heated to a heating temperature Tc between the temperatures AC1 and AC3,
- if the part is made of titanium, it is heated to a heating temperature Tc between 700°C and 1050°C, then, in each of these cases,
- Is produced on said part, by forming, a rib, such as 3a, 3b, 3c Figures 1-3, at a temperature of the part corresponding to the heating temperature Tc, to within 10 ° C.

Dans le cadre de la présente invention, il n’est pas imposé que la pièce 1 (tôle ou plaque) ait été prétraitée par un traitement thermique, tel qu’au moins une trempe pouvant être suivie d’un revenu, avant le formage de la nervure.In the context of the present invention, it is not required that the part 1 (sheet or plate) has been pretreated by a heat treatment, such as at least one quenching which may be followed by tempering, before the forming of the rib.

Par contre, un traitement thermique de qualité pourra être judicieusement appliqué une fois la pièce mise en forme.On the other hand, a quality heat treatment can be judiciously applied once the part has been shaped.

Pour les aciers, ce traitement thermique consistera favorablement en une trempe (ou normalisation) suivi d’un revenu.For steels, this heat treatment will favorably consist of quenching (or normalization) followed by tempering.

Après la trempe ou la normalisation l’acier sera martensitique ou bainitique. Procéder ensuite à un revenu à plus basse température permettra de garantir au mieux les propriétés d’emploi attendues.After quenching or normalizing the steel will be martensitic or bainitic. Then tempering at a lower temperature will best guarantee the expected working properties.

Pour les alliages de titane, le traitement thermique pourra comprendre (ou pas) une trempe. S’il n’y en a pas, on profitera de la température de mise en forme. Après la trempe, on pourra prévoir un revenu.For titanium alloys, the heat treatment may include (or not) quenching. If there is none, we will take advantage of the shaping temperature. After quenching, we can provide an income.

Compte tenu des températures en jeu, la trempe ou la température de forgeage agira sur la structure duale, donc biphasée. Le revenu confère les propriétés mécaniques (élimination des contraintes et de la fragilisation provoquées par la trempe).Given the temperatures involved, quenching or the forging temperature will act on the dual, and therefore two-phase, structure. Tempering confers the mechanical properties (elimination of stresses and embrittlement caused by quenching).

Pour mémoire, pour les pièces en acier :
- on peut modifier la structure de l’acier par de tels traitements thermiques: la rapidité de la transformation ne permet pas au carbone de diffuser et le bloque alors dans la maille cubique centrée, qui se déforme pour donner de la martensite ; les cristaux forment de petites aiguilles. Une trempe plus lente, ou bien une trempe étagée en température, permet la formation de bainite,
- AC sont les températures de transformation des alliages fer-carbone avec un échauffement suffisamment rapide pour ne pas respecter les températures d'équilibre. Ce terme est utilisé pour indiquer que la température de transformation augmente avec la vitesse de chauffage : AC1>A1 et AC3>A3, étant précisé que :
- A1 est la température de transformation des alliages fer-carbone répondant aux critères suivants : il s'agit de :
-- la température à partir de laquelle l'austénite commence à apparaître au cours d'un échauffement très lent,
-- la température à partir de laquelle l'austénite disparaît totalement au cours d'un refroidissement très lent,
- A3 est la température de transformation des alliages fer-carbone hypo-eutectoïdes (jusqu'à 0,77%C) répondant aux critères suivants : il s'agit de :
-- la température à partir de laquelle la structure est totalement austénitique au cours d'un échauffement très lent,
-- la température à partir de laquelle l'austénite commence à se transformer en ferrite au cours d'un refroidissement très lent (source : https://www.isgroupe.com/fr/savoir-faire/glossaire/glossaire_soudage/Pages/default.aspx).
For the record, for steel parts:
- the structure of the steel can be modified by such heat treatments: the rapidity of the transformation does not allow the carbon to diffuse and then blocks it in the centered cubic mesh, which deforms to give martensite; the crystals form small needles. A slower quenching, or a quenching staged in temperature, allows the formation of bainite,
- AC are the transformation temperatures of the iron-carbon alloys with a sufficiently rapid heating not to respect the equilibrium temperatures. This term is used to indicate that the transformation temperature increases with the heating rate: AC1>A1 and AC3>A3, it being specified that:
- A1 is the transformation temperature of iron-carbon alloys meeting the following criteria: it is:
-- the temperature from which austenite begins to appear during very slow heating,
-- the temperature from which austenite completely disappears during very slow cooling,
- A3 is the transformation temperature of hypo-eutectoid iron-carbon alloys (up to 0.77%C) meeting the following criteria: it is:
-- the temperature above which the structure is totally austenitic during very slow heating,
-- the temperature from which austenite begins to transform into ferrite during very slow cooling (source: https://www.isgroupe.com/fr/savoir-faire/glossaire/glossaire_soudage/Pages/ default.aspx).

Par ailleurs, un formage par pliage ou emboutissage ou forgeage, comme précité, permettra de pouvoir utiliser des outils conventionnels, dont la mise en œuvre est parfaitement maitrisée, peu onéreux et avec lesquels on peut très efficacement contrôler la hauteur de l’embouti (H ; voir ci-après).Furthermore, forming by bending or stamping or forging, as mentioned above, will make it possible to use conventional tools, the implementation of which is perfectly mastered, inexpensive and with which one can very effectively control the height of the stamping (H ; see below).

Par conséquent, il ne sera pas nécessaire d’augmenter l’épaisseur de la tôle ou plaque initialement sélectionnée.Therefore, it will not be necessary to increase the thickness of the initially selected sheet or plate.

L’invention permet ainsi de se rapprocher de la situation idéale où il n’aurait pas été nécessaire de rajouter de raidisseur. Le seul surpoids viendra alors de la masse supplémentaire du raidisseur lui-même. En normant les masses, avec comme référence 100, celle de la situation antérieure, le tableau 1 précise les masses normalisées (la masse de l’objet est divisé par la masse de l’objet présentant au moins un raidisseur soudé) qu’il est possible d’atteindre pour les différentes solutions ci-après.The invention thus makes it possible to approach the ideal situation where it would not have been necessary to add a stiffener. The only excess weight will then come from the additional mass of the stiffener itself. By standardizing the masses, with as reference 100, that of the previous situation, table 1 specifies the standardized masses (the mass of the object is divided by the mass of the object having at least one welded stiffener) that it is possible to achieve for the different solutions below.

Les colonnes représentent de gauche à droite :
• une solution où il n’est pas prévu de rajouter de raidisseur ; cas idéal où le déplacement de la flèche de la pièce n’est pas à prendre en compte dans le dimensionnement, pour un assemblage mécanosoudé en acier ou en alliage de Titane,
• une solution antérieure où il est nécessaire de souder un(des) raidisseur(s) pour répondre à un critère de flèche minimum; cette masse est utilisée pour réaliser les calculs de normalisation pour chacun des assemblages mécanosoudés considéré en acier ou en (alliage de) Titane ;
• une solution conforme à l’invention de former un(des) raidisseur(s) à froid ou à température contrôlée comme ci-avant, ceci pour chacun des assemblages mécanosoudés en acier ou en alliage de Titane ;
The columns represent from left to right:
• a solution where it is not planned to add a stiffener; ideal case where the displacement of the deflection of the part is not to be taken into account in the dimensioning, for a mechanically welded assembly in steel or titanium alloy,
• a previous solution where it is necessary to weld stiffener(s) to meet a minimum deflection criterion; this mass is used to carry out the normalization calculations for each of the mechanically welded assemblies considered in steel or titanium (alloy);
• a solution in accordance with the invention to form one (the) stiffener (s) cold or at controlled temperature as above, this for each of the mechanically welded assemblies in steel or titanium alloy;

En plus de l’avantage de masse, le coût de réalisation d’un pli par formage à chaud dans le domaine de température superplastique du matériau est significativement réduit par rapport à un raidisseur créé par soudage.In addition to the mass advantage, the cost of making a bend by hot forming in the superplastic temperature range of the material is significantly reduced compared to a stiffener created by welding.

Les tôles ou plaques pourront être réceptionnées dans un état métallurgique quelconque. Ensuite, elles seront si nécessaires découpées en parties élémentaires au format de mise en œuvre.Sheets or plates may be received in any metallurgical condition. Then, if necessary, they will be divided into elementary parts in the implementation format.

Ces (parties élémentaires de) tôles ou plaques seront chauffés à une température visée avec laquelle le matériau présente donc un comportement superplastique.These (elementary parts of) sheets or plates will be heated to a target temperature with which the material therefore exhibits superplastic behavior.

Ceci permet d’obtenir une meilleure malléabilité du matériau via une amélioration de son taux d’allongement A par rapport à ce qui peut être observé à la température ambiante ; 20°C, à 10°C près.This makes it possible to obtain a better malleability of the material via an improvement in its rate of elongation A compared to what can be observed at room temperature; 20°C, within 10°C.

Pour les aciers précités, dans les familles bainitiques ou martensitiques faiblement ou fortement alliés, la température visée pour atteindre donc la capacité superplastique sera alors comprise dans le domaine intercritique, à savoir comprise entre les températures AC1 et AC3, correspondant respectivement :
- à la température où commence la transformation de la bainite ou de la martensite en austénite lors d’un chauffage,
- et à celle où se termine cette transformation, toujours au chauffage.
For the aforementioned steels, in the low or high alloy bainitic or martensitic families, the target temperature to reach the superplastic capacity will then be included in the intercritical range, namely between the temperatures AC1 and AC3, corresponding respectively:
- at the temperature where the transformation of bainite or martensite into austenite begins during heating,
- and the one where this transformation ends, still under heating.

Pour les pièces en titane (base Ti donc), toutes les nuances pourront être utilisées et plus particulièrement des nuances avec une microstructure biphasée Alpha et Béta, par exemple: alliage à base de titane de type 6242 ou 6246 ou Ti 6-4, ceci à la température de mise en forme superplastique de la pièce 1.For titanium parts (Ti base therefore), all grades can be used and more particularly grades with a two-phase Alpha and Beta microstructure, for example: titanium-based alloy of type 6242 or 6246 or Ti 6-4, this at the superplastic forming temperature of part 1.

Les (parties élémentaires de) tôles ou plaques seront ainsi portées à des températures correspondant donc à ladite capacité superplastique, soit à une température comprise entre 700°C et 1050°C, et plus particulièrement à 800°C, à 20°C près.The (elementary parts of) sheets or plates will thus be brought to temperatures corresponding therefore to said superplastic capacity, ie to a temperature between 700° C. and 1050° C., and more particularly to 800° C., to within 20° C.

A noter que du fait de la déformation superplastique atteinte, la pièce présentera une bonne résistance au cisaillement car l'alliage de titane peut alors fluer au mieux lors du formage.It should be noted that due to the superplastic deformation reached, the part will have good shear strength because the titanium alloy can then flow better during forming.

Les tôles ou plaques peuvent ensuite être donc amenées aux outillages de mise en forme.The sheets or slabs can then be brought to the shaping tools.

Si l’on respecte de telles conditions, pour les matériaux respectifs susmentionnés, le schéma de nervure 3b de la figure 2 peut être visé.If such conditions are met, for the aforementioned respective materials, the rib diagram 3b of Fig. 2 can be aimed at.

Pour obtenir une nervure 3b en forme d’arche, que l’on peut qualifier d’en épingle, il est en effet alors possible que le formage, notamment par forgeage, de la nervure sur la pièce 1 comprenne :
- un premier pli 5a de la pièce, de façon à obtenir une première partie 7b pliée sur un angle compris entre 90° et 135°, à 5° près, par rapport à une partie (initialement) non pliée 7a puis,
- un second pli 5b effectué sur la première partie pliée 7b, de façon à obtenir une seconde partie 7c pliée sur un angle (α) compris entre 90° et 180°, à 5° près, le long de la première partie pliée 7b, ceci vers l’opposé de la partie non pliée 7a, puis,
- un troisième pli 5c (qui peut être le pli terminal) effectué sur la seconde partie pliée 7c, de façon à obtenir une troisième partie pliée 7i, pliée sur un angle compris entre 90° et 135°, à 5° près, par rapport à seconde partie pliée 7c, vers l’opposé de ladite partie (initialement) non pliée 7a.
To obtain a rib 3b in the shape of an arch, which can be described as a hairpin, it is indeed then possible that the forming, in particular by forging, of the rib on the part 1 comprises:
- a first fold 5a of the part, so as to obtain a first part 7b folded over an angle between 90° and 135°, to within 5°, with respect to an (initially) unfolded part 7a then,
- a second fold 5b made on the first folded part 7b, so as to obtain a second part 7c folded over an angle (α) between 90° and 180°, to within 5°, along the first folded part 7b, this towards the opposite of the unfolded part 7a, then,
- a third fold 5c (which may be the final fold) made on the second folded part 7c, so as to obtain a third folded part 7i, folded over an angle between 90° and 135°, to within 5°, relative with second folded part 7c, towards the opposite of said (initially) unfolded part 7a.

C’est en particulier pour l’angle α qu’il faudra être vigilant et que l’arrondi à l’endroit de cet angle soit aussi progressif que possible.It is in particular for the angle α that it will be necessary to be vigilant and that the rounding at the location of this angle is as progressive as possible.

Comme, et même davantage encore que dans les cas des figures 1 et 3 où les angles de pliures sont moins marqués, on sera vigilant à ce qu’après le premier pli 5a de la pièce, une hauteur H suffisante soit assurée à la nervure en cours de formation, afin d’atteindre la rigidité, sans affaiblissement physico-chimique intime (on demeure dans le domaine élastique du matériau constituant la tôle ou plaque).As, and even more so than in the cases of Figures 1 and 3 where the bend angles are less marked, one will be vigilant that after the first fold 5a of the part, a sufficient height H is ensured at the rib in training course, in order to achieve rigidity, without intimate physico-chemical weakening (one remains in the elastic domain of the material constituting the sheet or plate).

Cette hauteur H pourra typiquement être supérieure à 1cm.This height H may typically be greater than 1 cm.

Dans ce cas, la limite de cette hauteur sera liée au rayon de courbure des zones de pliures concernées et aux besoins de points d’appui des outils de formage.In this case, the limit of this height will be linked to the radius of curvature of the bend zones concerned and to the need for support points of the forming tools.

On définira la hauteur H comme la distance entre le sommet ou l’arête de la pliure (3b figure 2) et le plan à partir duquel a été réalisée la pliure précédente ou la pliure suivante (plan P figure 2 où s’étendent respectivement ladite partie (initialement) non pliée 7a et ladite partie pliée terminale 7i).The height H will be defined as the distance between the apex or the edge of the fold (3b figure 2) and the plane from which the previous fold or the following fold was made (plane P figure 2 where the said respectively extend (initially) unfolded part 7a and said end folded part 7i).

Un avantage supplémentaire avec un pli à 180° comme figure 2 est que la nervure ou protubérance 3b réalisée pourra servir de bride 9, comme schématisé figure 4.An additional advantage with a 180° fold like figure 2 is that the rib or protrusion 3b produced can serve as a flange 9, as shown schematically in figure 4.

Sur cette nervure 3b, on pourra ajouter d’autres fonctions d’usage, comme par exemple des orifices 11 (percés) pouvant par exemple recevoir des vis pour une fixation entre pièces. Cela conduit à améliorer de façon supplémentaire : l’allègement (pas besoin de ressouder une bride avec une prise en compte d’une zone abattue …), la réduction des coûts (suppression des coûts relatifs à la préparation et aux opérations de soudage …).On this rib 3b, other usage functions can be added, such as holes 11 (drilled) which can, for example, receive screws for fixing between parts. This leads to additional improvements: lightening (no need to re-weld a flange taking into account a knocked-out area, etc.), cost reduction (elimination of costs relating to preparation and welding operations, etc.) .

Si toutefois la superplasticité n’est pas suffisante la forme en épingle n’est pas atteignable et on doit soit changer notablement de forme de nervure, comme avec celle de la figure 3, ou alors contourner la difficulté en multipliant les pliures, chacune étant d’un angle limité, comme on l’a schématisé figure 1 : la caractéristique de la tôle ou de la plaque dans la nuance métallique correspondante présente alors un rayon de pliage bien inférieur à 180° aux températures permettant la superplasticité. Ceci est vérifié par un essai typique de contrôle.If, however, the superplasticity is not sufficient, the hairpin shape is not achievable and one must either significantly change the shape of the rib, as with that of figure 3, or else circumvent the difficulty by multiplying the folds, each one being d a limited angle, as shown schematically in Figure 1: the characteristic of the sheet or plate in the corresponding metallic grade then has a bend radius well below 180° at the temperatures allowing superplasticity. This is verified by a typical control test.

Dans le cas de la figure 3, la nervure 3c définit un épaulement.In the case of Figure 3, the rib 3c defines a shoulder.

Le formage de cette nervure a en effet pu être réalisé comme suit :
- un premier pli 5a de la pièce, de façon à obtenir une première partie pliée 7b sur un angle d’au maximum 120°, ici de 90°, par rapport à une partie (initialement) non pliée 7a,
- puis (au moins) un autre pli, ici un seul 5b qui définira donc le pli terminal, d’au maximum de 120° (chacun), ici de 90°, effectué sur la dernière partie (alors encore) pliée (ici ladite première partie pliée 7b), de façon à obtenir une partie pliée terminale 7j, sur un angle de 90°, à 10° près, vers l’opposé de la partie (initialement) non pliée 7a.
The forming of this rib could indeed be carried out as follows:
- a first fold 5a of the piece, so as to obtain a first folded part 7b over an angle of at most 120°, here 90°, with respect to an (initially) unfolded part 7a,
- then (at least) another fold, here a single 5b which will therefore define the final fold, of a maximum of 120° (each), here of 90°, made on the last part (then still) folded (here said first folded part 7b), so as to obtain a terminal folded part 7j, over an angle of 90°, to within 10°, towards the opposite of the (initially) unfolded part 7a.

Pour obtenir une nervure en forme d’arche à sommet ventru, comme repérée 3a figure 1, le formage de cette nervure sur la pièce sera par contre plus long et pourra être réalisé avec les pliages suivants :
- un premier pli 5a de la pièce, de façon à obtenir une première partie pliée 7b, pliée sur un angle de 90°, à 10° près, par rapport à une partie (initialement) non pliée 7a puis,
- d’autres plis successifs 5b à 5e combinant des plis au maximum de 120° chacun, avec une association d’angles entrants (comme pour le pli 5b ou 5f) et d’angles sortants (comme pour le pli 5c ou 5e) jusqu’à obtenir une dernière partie pliée 7h qui, via l’avant-dernière partie pliée 7g – avant que soit créé la partie 7h) referme la forme d’arche à sommet ventru le long de la première partie pliée 7b, à l’opposé de la partie (initialement) non pliée 7a, puis
- un pli terminal 5g effectué sur ladite dernière partie (alors encore) pliée 7f, de façon à obtenir une partie pliée terminale 7h, sur un angle de 90°, à 10° près, vers l’opposé de la partie (initialement) non pliée 7a.
To obtain a rib in the shape of an arch with a bulbous apex, as marked 3a in figure 1, the forming of this rib on the part will, on the other hand, be longer and can be carried out with the following bends:
- a first fold 5a of the piece, so as to obtain a first folded part 7b, folded over an angle of 90°, to within 10°, with respect to an (initially) unfolded part 7a then,
- other successive folds 5b to 5e combining folds of a maximum of 120° each, with an association of incoming angles (as for the 5b or 5f fold) and outgoing angles (as for the 5c or 5e fold) up to 'to obtain a last folded part 7h which, via the penultimate folded part 7g - before the part 7h is created) closes the arch shape with a bulbous apex along the first folded part 7b, opposite of the (initially) unfolded part 7a, then
- a terminal fold 5g made on said last part (then still) folded 7f, so as to obtain a terminal folded part 7h, over an angle of 90°, to within 10°, towards the opposite of the part (initially) not folded 7a.

De fait, successivement, on aura pu suivre le mode opératoire suivant, pour donc obtenir une telle nervure en forme 3a d’arche à sommet ventru :
- un premier pli 5a de la pièce, de façon à obtenir une dite première partie pliée 7b sur un angle de 90°, à 10° près, par rapport à la partie non pliée 7a, puis
- un second pli 5b effectué sur la première partie pliée, de façon à obtenir une seconde partie pliée 7c sur un angle compris entre 90° et 120°, à 5° près, vers ladite partie non pliée 7a, puis,
- un troisième pli 5c effectué sur la seconde partie pliée 7c de façon à obtenir une troisième partie 7d pliée sur un angle compris entre 90° et 120°, à 5° près, vers l’opposé de ladite partie non pliée 7a, puis,
- un quatrième pli 5d effectué sur la troisième partie pliée 7d de façon à obtenir une quatrième partie pliée 7e sur un angle de 90°, à 10° près, par rapport à la troisième partie pliée 7d, vers l’opposé de ladite partie non pliée 7a, puis,
- un cinquième pli 5e effectué sur la quatrième partie pliée 7e de façon à obtenir une cinquième partie pliée 7f qui ferme le pli en direction du second pli 5b,
- un sixième pli 5f effectué sur la cinquième partie pliée 7f, de façon à obtenir une sixième partie pliée 7g sur un angle de 90°, à 10° près, par rapport à la cinquième partie pliée 7f, vers l’opposé de ladite partie non pliée 7a, puis,
- un septième pli 5g (dit aussi pli terminal) effectué sur la sixième partie pliée 7g, de façon à obtenir une septième partie pliée 7h (dite aussi partie pliée terminale) sur un angle de 90°, à 10° près, vers l’opposé de ladite partie (initialement) non pliée 7a.
In fact, successively, the following procedure could have been followed, in order to obtain such a rib in the shape of an arch 3a with a bulbous apex:
- a first fold 5a of the piece, so as to obtain a said first part 7b folded over an angle of 90°, to within 10°, with respect to the unfolded part 7a, then
- a second fold 5b made on the first folded part, so as to obtain a second folded part 7c over an angle between 90° and 120°, to within 5°, towards said unfolded part 7a, then,
- a third fold 5c made on the second folded part 7c so as to obtain a third part 7d folded over an angle between 90° and 120°, to within 5°, towards the opposite of said unfolded part 7a, then,
- a fourth fold 5d made on the third folded part 7d so as to obtain a fourth folded part 7th over an angle of 90°, to within 10°, with respect to the third folded part 7d, towards the opposite of said part not bent 7a, then,
- a fifth fold 5th made on the fourth folded part 7th so as to obtain a fifth folded part 7f which closes the fold in the direction of the second fold 5b,
- a sixth fold 5f made on the fifth folded part 7f, so as to obtain a sixth folded part 7g at an angle of 90°, to within 10°, with respect to the fifth folded part 7f, towards the opposite of said part unfolded 7a, then,
- a seventh fold 5g (also called terminal fold) made on the sixth folded part 7g, so as to obtain a seventh folded part 7h (also called terminal folded part) at an angle of 90°, to within 10°, towards opposite of said (initially) unfolded part 7a.

Autre forme atteignable, même si la superplasticité, comme ci-après, est insuffisante (voir remarque qui précède sur cette superplasticité insuffisante) : celle repérée 3a sur la figure 3 définissant un épaulement.Another form that can be reached, even if the superplasticity, as below, is insufficient (see remark above on this insufficient superplasticity): that marked 3a in figure 3 defining a shoulder.

Le formage de cette nervure a en effet pu être réalisé comme suit :
- un premier pli 5a de la pièce, de façon à obtenir une première partie pliée 7b sur un angle d’au maximum 120°, ici de 90°, par rapport à une partie (initialement) non pliée 7a,
- puis (au moins) un autre pli, ici un seul 5b qui définira donc le pli terminal, d’au maximum de 120° (chacun), ici de 90°, effectué sur la dernière partie (alors encore) pliée (ici ladite première partie pliée 7b), de façon à obtenir une partie pliée terminale 7h, sur un angle de 90°, à 10° près, vers l’opposé de la partie (initialement) non pliée 7a.
The forming of this rib could indeed be carried out as follows:
- a first fold 5a of the piece, so as to obtain a first folded part 7b over an angle of at most 120°, here 90°, with respect to an (initially) unfolded part 7a,
- then (at least) another fold, here a single 5b which will therefore define the final fold, of a maximum of 120° (each), here of 90°, made on the last part (then still) folded (here said first folded part 7b), so as to obtain a terminal folded part 7h, over an angle of 90°, to within 10°, towards the opposite of the (initially) unfolded part 7a.

Dès lors que l’état superplastique du matériau est un élément critique, on pourra trouver utile:
- qu’au cours du formage de la nervure telle que 3a,3b ou 3c sur la pièce 1, on contrôle la température de cette pièce, et
- que, si la température de la pièce contrôlée descend plus de 20°C, à 5°C près, sous la température de chauffage Tc précitée, on réchauffe la pièce 1 à la température de chauffage, à 10°C, avant de reprendre le formage sur l’outil.
Since the superplastic state of the material is a critical element, we may find useful:
- that during the forming of the rib such as 3a, 3b or 3c on part 1, the temperature of this part is controlled, and
- that, if the temperature of the controlled room drops more than 20°C, to within 5°C, below the aforementioned heating temperature Tc, room 1 is heated to the heating temperature, at 10°C, before resuming forming on the tool.

Différents outils connus de formage pourront être utilisés, en particulier un outil de pliage ou un outil de forgeage adapté pour être, par exemple par des résistances électriques, chauffé et préférentiellement préchauffé, avant d’y placer la tôle ou plaque à former.Various known forming tools may be used, in particular a bending tool or a forging tool adapted to be, for example by electrical resistors, heated and preferably preheated, before placing the sheet or plate to be formed therein.

Comme partie importante d’un tel outil (voir repère 13 figure 5), à l’endroit d’une matrice 15 et d’un poinçon 17, on pourra toutefois en particulier prévoir :
- un poinçon mâle 17 présentant au moins une surface extérieure arquée convexe 17a, pourvue de tiroirs mobiles 17b adaptés, dans un état déployé, à faire saillie par rapport à la partie fixe 17c du poinçon mâle, de façon à alors former en saillie la(les) surface(s) extérieure(s) arquée(s) convexe(s) 17a,
- une matrice femelle 15 présentant, de façon complémentaire de la matrice mâle, au moins une surface intérieure arquée concave 15a et pourvue à cette fin d’une ou plusieurs cavités 15b adaptées à recevoir les tiroirs mobiles, dans l’état déployé.
As an important part of such a tool (see reference 13 in FIG. 5), at the place of a die 15 and a punch 17, one could however in particular provide:
- a male punch 17 having at least one convex arcuate outer surface 17a, provided with movable drawers 17b adapted, in an extended state, to project relative to the fixed part 17c of the male punch, so as to then form a projecting la ( the) convex outer arcuate surface(s) 17a,
- A female matrix 15 having, in a complementary manner to the male matrix, at least one concave arcuate inner surface 15a and provided for this purpose with one or more cavities 15b adapted to receive the mobile drawers, in the deployed state.

Outre des premiers moyens conventionnels (typiquement des vérins) - symbolisés par la double flèche 19 figure 5 - pour assurer le rapprochement et l’écartement relatif entre la partie fixe 17c du poinçon mâle et matrice femelle 15, l’outil comprendra dans ce cas des seconds moyens de déplacement des tiroirs mobiles 17b par rapport à la partie fixe 17c et à la matrice femelle 15, de façon que le poinçon 17 puisse être engagé dans la matrice femelle, avec les tiroirs mobiles 17b engagés dans les cavités 15b de la matrice femelle ; voir les double flèches 21 symbolisant lesdits seconds moyens de déplacement, figure 5.In addition to the first conventional means (typically cylinders) - symbolized by the double arrow 19 in FIG. 5 - to ensure the approximation and the relative spacing between the fixed part 17c of the male punch and the female die 15, the tool will in this case include second means for moving the movable drawers 17b relative to the fixed part 17c and to the female die 15, so that the punch 17 can be engaged in the female die, with the movable drawers 17b engaged in the cavities 15b of the female die ; see the double arrows 21 symbolizing said second displacement means, figure 5.

Outre cela, on pourra donc souhaiter des moyens 23 de chauffage de la matrice et/ou de la partie fixe 17c du poinçon.In addition to this, means 23 for heating the die and/or the fixed part 17c of the punch may therefore be desired.

Une solution moins sophistiquée d’outil d’emboutissage serait de remplacer le(s) tiroir(s) mobile(s) 17b par autant d’excroissances 17d formant la(les) surface(s) extérieure(s) arquée(s) convexe(s) 17a, comme schématisé figure 6.A less sophisticated stamping tool solution would be to replace the movable drawer(s) 17b with as many protrusions 17d forming the convex outer arcuate surface(s). (s) 17a, as shown schematically in Figure 6.

Si on utilise l’outil 13 on pourra, en fonction de la forme des surfaces en regard de la matrice et du poinçon, obtenir des pièces 1 de formes variées issues de tôle ou de plaque, telle la pièce schématisée en partie sur la figure 7, avec ses nervures 3b dressées sur une base 23 arquée.If the tool 13 is used, it is possible, depending on the shape of the surfaces facing the die and the punch, to obtain parts 1 of various shapes from sheet metal or plate, such as the part schematically shown in part in FIG. , with its ribs 3b standing on a base 23 arched.

De ce qui précède, on aura compris que la solution des figures 1 et 3 est générale, car pas de pli à 180° (de fait inférieur à 135°). On pourra préférer atteindre de tels plis par emboutissage et/ou pliage à chaud, plutôt que par forgeage. La solution des figures 2,4,7, avec leur pli à plus de 135° (pouvant donc atteindre 180°, à 10° près) est un choix sans condition technique. On travaillera alors si nécessaire à des vitesses de déformation relativement faibles permettant d’augmenter le rayon de courbure.From the foregoing, it will be understood that the solution of FIGS. 1 and 3 is general, since there is no fold at 180° (in fact less than 135°). It may be preferred to achieve such folds by stamping and/or hot bending, rather than by forging. The solution of figures 2,4,7, with their fold at more than 135° (which can therefore reach 180°, within 10°) is a choice without technical conditions. We will then work if necessary at relatively low strain rates to increase the radius of curvature.

Claims (11)

Procédé de réalisation d’une pièce en un matériau qui est de l’acier ou du titane et qui correspond à une tôle ou une plaque, dans lequel :
- si la pièce (1) est en acier, on utilise un acier bainitique ou martensitique faiblement ou fortement allié, et on chauffe la pièce à une température de chauffage (Tc) comprise entre les températures AC1 et AC3,
- si la pièce est en titane, on la chauffe à une température de chauffage (Tc) comprise entre 700°C et 1050°C, puis
- on forme une nervure (3a,3b,3c) sur ladite pièce, à une température de la pièce correspondant à la température de chauffage, à 30°C près.
Process for producing a part in a material which is steel or titanium and which corresponds to a sheet or a plate, in which:
- if the part (1) is made of steel, a low or high alloy bainitic or martensitic steel is used, and the part is heated to a heating temperature (Tc) between the temperatures AC1 and AC3,
- if the part is made of titanium, it is heated to a heating temperature (Tc) between 700°C and 1050°C, then
- a rib (3a, 3b, 3c) is formed on said part, at a temperature of the part corresponding to the heating temperature, to within 30°C.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel le formage comprend l’un au moins parmi un emboutissage, un pliage, un forgeage de la pièce.A method according to claim 1, wherein the forming comprises at least one of stamping, bending, forging the part. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2 dans lequel, si ladite pièce est en titane, la température de chauffage est de 800°C, à 30°C près.Process according to one of Claims 1 or 2, in which, if the said part is made of titanium, the heating temperature is 800°C, to within 30°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, si ladite pièce est en titane, le titane présente une microstructure biphasée alpha et beta.Method according to any one of the preceding claims, in which, if the said part is made of titanium, the titanium has a biphasic alpha and beta microstructure. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, si ladite pièce est en acier, l’acier présente une microstructure biphasée d’austénite et de perlite.A method according to any preceding claim wherein, if said part is steel, the steel has a biphasic microstructure of austenite and pearlite. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le formage de la nervure (3c) sur ladite pièce comprend :
- un premier pli (5a) de la pièce, de façon à obtenir une partie pliée sur un angle inférieur ou égal à 120°, puis
- un second pli (5b) effectué sur la partie pliée et sur un angle inférieur ou égal à 120°.
A method according to any preceding claim, wherein forming the rib (3c) on said part comprises:
- a first fold (5a) of the part, so as to obtain a part folded over an angle less than or equal to 120°, then
- a second fold (5b) made on the folded part and on an angle less than or equal to 120°.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel, pour obtenir une nervure en forme d’arche à sommet ventru, le formage de la nervure sur ladite pièce comprend :
- un premier pli (5a) de la pièce, de façon à obtenir une première partie pliée sur un angle de 90°, à 10° près, par rapport à une partie non pliée (7a) puis
- d’autres plis successifs (5b-5f) combinant des plis au maximum de 120° chacun, avec une association d’angles entrants et d’angles sortants jusqu’à obtenir une dernière partie pliée qui referme la forme le long de ladite première partie pliée, à l’opposé de la partie non pliée, puis
- un pli terminal (5g) effectué sur ladite dernière partie pliée, de façon à obtenir une partie (7h) pliée terminale sur un angle de 90°, à 10° près, vers l’opposé de la partie non pliée (7a).
A method according to any one of claims 1 to 5 wherein, to obtain a rib in the shape of an arch with a rounded apex, the forming of the rib on the said part comprises:
- a first fold (5a) of the part, so as to obtain a first part folded over an angle of 90°, to within 10°, with respect to an unfolded part (7a) then
- other successive folds (5b-5f) combining folds of a maximum of 120° each, with an association of incoming angles and outgoing angles until obtaining a last folded part which closes the shape along said first folded part, opposite the unfolded part, then
- a terminal fold (5g) made on said last folded part, so as to obtain a terminal folded part (7h) at an angle of 90°, to within 10°, towards the opposite side of the unfolded part (7a).
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel, pour obtenir une nervure (3b) en forme d’arche, le formage de la nervure sur ladite pièce comprend :
- un premier pli (5a) de la pièce, de façon à obtenir une première partie (7b) pliée sur un angle compris entre 90° et 135°, à 5° près, par rapport à une partie non pliée (7a), puis
- un second pli (5b) effectué sur la première partie pliée, de façon à obtenir une seconde partie (7b) pliée sur un angle compris entre 90° et 180°, à 5° près, le long de la première partie pliée, vers l’opposé de la partie non pliée, puis,
- un troisième pli (5c) effectué sur la seconde partie pliée, de façon à obtenir une troisième partie (7c) pliée sur un angle compris entre 90° et 135°, à 5° près, par rapport à seconde partie pliée, vers l’opposé de la partie non pliée (7a).
Method according to any one of Claims 1 to 5, in which, in order to obtain an arch-shaped rib (3b), the forming of the rib on the said part comprises:
- a first fold (5a) of the piece, so as to obtain a first part (7b) folded over an angle between 90° and 135°, to within 5°, with respect to an unfolded part (7a), then
- a second fold (5b) made on the first folded part, so as to obtain a second part (7b) folded over an angle between 90° and 180°, to within 5°, along the first folded part, towards the opposite of the unfolded part, then,
- a third fold (5c) made on the second folded part, so as to obtain a third part (7c) folded over an angle between 90° and 135°, to within 5°, with respect to the second folded part, towards the opposite the unfolded part (7a).
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- au cours du formage de la nervure (3a,3b,3c) sur ladite pièce, on contrôle la température de la pièce, et
- si la température de la pièce contrôlée descend plus de 20°C, à 5°C près, sous la température de chauffage (Tc), on réchauffe la pièce à la température de chauffage, à 10°C, avant de reprendre le formage.
A method according to any preceding claim, wherein:
- during the forming of the rib (3a, 3b, 3c) on said part, the temperature of the part is controlled, and
- if the temperature of the controlled part drops more than 20°C, to within 5°C, below the heating temperature (Tc), the part is reheated to the heating temperature, at 10°C, before resuming forming .
Elément métallique d’une turbomachine d’aéronef ou d’un aéronef, l’élément métallique comprenant au moins une pièce (1) obtenue via le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes et dans lequel ladite pièce doit résister dans le domaine élastique du matériau à une différence de pressions de part et d’autre de la pièce comprise entre 0,03GPa à 50GPa .Metallic element of an aircraft turbine engine or of an aircraft, the metallic element comprising at least one part (1) obtained via the method according to any one of the preceding claims and in which the said part must resist in the elastic range of the material at a pressure difference on either side of the part of between 0.03GPa to 50GPa. Elément métallique d’une turbomachine d’aéronef ou d’un aéronef, l’élément métallique comprenant au moins une pièce obtenue via le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 et dans lequel la nervure de ladite pièce définit une bride (3b) pour fixer ledit élément métallique à un autre élément de la turbomachine d’aéronef ou de l’aéronef.Metallic element of an aircraft turbine engine or of an aircraft, the metallic element comprising at least one part obtained via the method according to any one of claims 1 to 9 and in which the rib of the said part defines a flange ( 3b) to attach said metallic element to another element of the aircraft turbine engine or of the aircraft.
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