FR3123241A1 - Process for preparing a contact surface of a tool capable of hot forming metal parts and associated tooling - Google Patents
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Abstract
Procédé de préparation d’une surface de contact d’un outillage apte au formage à chaud de pièces métalliques et outillage associé Un aspect de l’invention concerne un procédé de préparation d’au moins une surface de contact (201) d’un outillage (200) apte au formage à chaud de pièces métalliques, la surface de contact (201) étant destinée à être en contact avec une pièce métallique pour déformer la pièce métallique lors du formage à chaud, le procédé de préparation comportant : une étape de création de microcavités (2010) sur la surface de contact (201) ;une étape (102) d’application d’un lubrifiant sur la surface de contact (201) comportant des microcavités (2010). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1BMethod for preparing a contact surface of a tool capable of hot forming metal parts and associated tooling One aspect of the invention relates to a method for preparing at least one contact surface (201) of a tool (200) capable of hot forming metal parts, the contact surface (201) being intended to be in contact with a metal part to deform the metal part during hot forming, the preparation method comprising: a step of creating microcavities (2010) on the contact surface (201);a step (102) of applying a lubricant to the contact surface (201) having microcavities (2010). Figure to be published with abstract: Figure 1B
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Le domaine technique de l’invention est celui de la réalisation par formage à chaud de toute pièce, et en particulier de toute pièce de forme géométrique complexe. L’invention est notamment applicable à la réalisation de renforts métalliques de bords d’attaque.The technical field of the invention is that of the production by hot forming of any part, and in particular of any part of complex geometric shape. The invention is particularly applicable to the production of metal reinforcements for leading edges.
La présente invention concerne un procédé de préparation d’au moins une surface de contact d’un outillage et en particulier un procédé de préparation d’au moins une surface de contact d’un outillage apte au formage à chaud de pièces métalliques. La présente invention concerne également un outillage et un procédé de formage à chaud avec un outillage présentant une surface de contact préparée par le procédé de préparation.The present invention relates to a process for preparing at least one contact surface of a tool and in particular a process for preparing at least one contact surface of a tool capable of hot forming metal parts. The present invention also relates to tooling and a process for hot forming with a tool having a contact surface prepared by the preparation process.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTIONTECHNOLOGICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
Lors du formage à chaud d’une pièce métallique, de puissants efforts de compression et de traction sont appliqués à la pièce à l’aide d’un outillage ou matrice, entraînant un écoulement de la matière composant la pièce à la surface de contact entre la pièce et l’outillage soumise à un important gradient de température. Localement, la contrainte d’écoulement est fonction de la composition chimique de la matière, de la température, de la déformation, de la vitesse de déformation et des forces de frottement s’exerçant à la surface de contact, ces paramètres locaux variant en fonction de la position dans la matière déformée. Tous ces paramètres influent sur les efforts nécessaires pour mettre en forme la pièce et sur l’aspect final de la pièce, en particulier sur la présence ou non d’indications, c’est-à-dire de traces visibles, à la surface de la pièce.During the hot forming of a metal part, powerful compressive and tensile forces are applied to the part using a tool or die, resulting in a flow of the material making up the part at the contact surface between the part and the tool subjected to a significant temperature gradient. Locally, the flow stress is a function of the chemical composition of the material, the temperature, the deformation, the strain rate and the frictional forces acting on the contact surface, these local parameters varying according to of the position in the deformed material. All these parameters influence the efforts required to shape the part and the final appearance of the part, in particular the presence or absence of indications, that is to say visible traces, on the surface of the part. the room.
Préalablement au formage à chaud d’une pièce à l’aide d’un outillage, il est courant de lubrifier la surface de l’outillage destinée à être en contact avec la pièce, pour limiter le frottement entre l’outillage et la pièce et ainsi d’une part, améliorer l’homogénéité des efforts s’exerçant sur la pièce et d’autre part, limiter l’usure de l’outillage. La lubrification de la surface est complétée par l’application d’un revêtement sur la pièce, le couple lubrification/revêtement permettant de favoriser l’écoulement de la matière composant la pièce lors du formage à chaud pour éviter la génération d’indications à la surface de la pièce.Prior to the hot forming of a part using a tool, it is common to lubricate the surface of the tool intended to be in contact with the part, to limit the friction between the tool and the part and thus, on the one hand, to improve the uniformity of the forces exerted on the part and, on the other hand, to limit the wear of the tools. The lubrication of the surface is completed by the application of a coating on the part, the lubrication/coating couple making it possible to promote the flow of the material composing the part during hot forming to avoid the generation of indications on the surface of the room.
Cependant, lors du formage à chaud de pièces de forme complexe comme par exemple de bords d’attaque ou de bords de fuite d’aubes de soufflante de turbomachines, la surface lubrifiée de l’outillage n’est pas toujours en contact avec le revêtement de la pièce. C’est notamment le cas quand la déformation est tellement importante que la pièce est étirée, ce qui entraîne une discontinuité du revêtement. L’absence locale de revêtement génère alors des indications dimensionnellement et métallurgiquement non conformes et des transferts de matière de la pièce sur l’outillage, qui génèrent des indications sur les pièces suivantes formées à chaud par l’outillage et créent la nécessité d’un entretien accru de l’outillage.However, during the hot forming of parts of complex shape such as, for example, leading edges or trailing edges of turbine engine fan blades, the lubricated surface of the tooling is not always in contact with the coating. of the room. This is particularly the case when the deformation is so great that the part is stretched, which leads to a discontinuity in the coating. The local absence of coating then generates dimensionally and metallurgically non-compliant indications and transfers of material from the part to the tooling, which generate indications on the following parts hot formed by the tooling and create the need for a increased tool maintenance.
Il existe donc un besoin de pouvoir former à chaud des pièces complexes pouvant requérir d’importantes déformations, ne présentant pas d’indications non conformes, sans que l’outillage ait besoin d’un entretien accru.There is therefore a need to be able to hot form complex parts that may require significant deformations, with no non-compliant indications, without the tooling needing increased maintenance.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de mettre en forme des pièces de géométrie complexe et sans indication non conforme avec un outillage nécessitant peu d’entretien.The invention offers a solution to the problems mentioned above, by making it possible to shape parts of complex geometry and without non-compliant indication with a tool requiring little maintenance.
Un premier aspect de l’invention concerne un procédé de préparation d’au moins une surface de contact d’un outillage apte au formage à chaud de pièces métalliques, la surface de contact étant destinée à être en contact avec une pièce métallique pour déformer la pièce métallique lors du formage à chaud, le procédé de préparation comportant :
- une étape de création de microcavités sur la surface de contact ;
- une étape d’application d’un lubrifiant sur la surface de contact comportant des microcavités.
- a step of creating microcavities on the contact surface;
- a step of applying a lubricant to the contact surface comprising microcavities.
Grâce à l’invention, l’augmentation de la rugosité de la surface de contact de l’outillage par la création des microcavités combinée à l’application du lubrifiant et à sa pénétration dans les microcavités permet d’optimiser la lubrification en ralentissant l’écoulement du lubrifiant par un phénomène de micro encapsulation du lubrifiant dans les cavités, ce qui favorise l’écoulement de la matière pendant le formage à chaud et limite la génération d’indications et les transferts de matière de la pièce vers l’outillage. En effet, sur une surface lisse, le lubrifiant s’écoule plus rapidement et agit donc principalement au début de l’écoulement de matière, laissant une fois entièrement écoulé, la surface de contact entre l’outillage et la pièce sans interface, ce qui favorise l’apparition d’indications non conformes.Thanks to the invention, the increase in the roughness of the contact surface of the tool by the creation of microcavities combined with the application of the lubricant and its penetration into the microcavities makes it possible to optimize the lubrication by slowing down the flow of the lubricant by a phenomenon of micro encapsulation of the lubricant in the cavities, which promotes the flow of the material during hot forming and limits the generation of indications and the transfer of material from the part to the tooling. Indeed, on a smooth surface, the lubricant flows more quickly and therefore acts mainly at the beginning of the flow of material, leaving once completely elapsed, the contact surface between the tool and the part without interface, which favors the appearance of non-compliant indications.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon un premier aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.In addition to the characteristics that have just been mentioned in the previous paragraph, the method according to a first aspect of the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in all technically possible combinations.
Selon un premier mode de réalisation, l’étape de création de microcavités est réalisée par microbillage ou grenaillage de la surface de contact.According to a first embodiment, the step of creating microcavities is carried out by microbeading or shot peening of the contact surface.
Ainsi, l’impact des microbilles ou des grenailles permet de générer des microcavités de manière homogène.Thus, the impact of microbeads or shots makes it possible to generate microcavities in a homogeneous manner.
Selon un deuxième mode de réalisation, l’étape de création de microcavités est réalisée par sablage ou par usinage chimique de la surface de contact.According to a second embodiment, the step of creating microcavities is carried out by sandblasting or by chemical machining of the contact surface.
Selon une alternative de réalisation compatibles avec les premier et deuxième modes de réalisation, le lubrifiant est à base d’huile, à base de graisse ou à base d’eau.According to an alternative embodiment compatible with the first and second embodiments, the lubricant is oil-based, grease-based or water-based.
Ainsi, les forces de frottement entre l’outillage et la pièce ainsi que l’usure de l’outillage sont limitées et l’homogénéité des efforts s’exerçant sur la pièce est améliorée.Thus, the friction forces between the tool and the part as well as the wear of the tool are limited and the homogeneity of the forces exerted on the part is improved.
Selon une sous-alternative de réalisation compatible avec l’alternative de réalisation précédente, le lubrifiant est à base d’eau et comporte des particules solides non solubles dans l’eau de taille millimétrique ou nanométrique.According to a sub-alternative embodiment compatible with the previous alternative embodiment, the lubricant is water-based and comprises solid particles which are not soluble in water of millimetric or nanometric size.
Ainsi, l’eau permet de disperser les particules et une fois que le lubrifiant est appliqué sur l’outillage préalablement chauffé, l’eau s’évapore et les particules se déposent de manière compacte en une couche sur la surface de contact, ce qui permet de favoriser le glissement de la matière à déformer et de la surface de contact pendant le formage.Thus, the water helps to disperse the particles and once the lubricant is applied to the previously heated tooling, the water evaporates and the particles are deposited in a compact manner in a layer on the contact surface, which makes it possible to promote the sliding of the material to be deformed and of the contact surface during forming.
Selon une variante de réalisation de la sous-alternative de réalisation précédente, le lubrifiant comporte au moins un adjuvant liquide ou solide soluble dans l’eau.According to a variant embodiment of the previous sub-alternative embodiment, the lubricant comprises at least one water-soluble liquid or solid adjuvant.
Ainsi, des propriétés supplémentaires peuvent être apportées à l’eau composant le lubrifiant.Thus, additional properties can be brought to the water composing the lubricant.
Selon une alternative de réalisation compatible avec les premier et deuxième modes de réalisation et avec l’alternative de réalisation précédente, le lubrifiant est appliqué sur la surface de contact à l’aide d’un pinceau, d’une éponge, d’une mouillette ou d’un pistolet.According to an alternative embodiment compatible with the first and second embodiments and with the preceding alternative embodiment, the lubricant is applied to the contact surface using a brush, a sponge, a or a gun.
Ainsi, le lubrifiant est appliqué de manière homogène sur la surface de contact.Thus, the lubricant is evenly applied to the contact surface.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un procédé de formage à chaud d’une pièce métallique par déformation via un outillage comportant une surface de contact préparée via les étapes du procédé de préparation selon le premier aspect de l’invention.A second aspect of the invention relates to a process for hot forming a metal part by deformation using a tool comprising a contact surface prepared via the steps of the preparation process according to the first aspect of the invention.
Selon une alternative de réalisation, le procédé de formage à chaud selon le deuxième aspect de l’invention comporte préalablement à la déformation, une étape d’application d’un revêtement sur au moins une surface extérieure de la pièce métallique, destinée à être en contact avec la surface de contact de l’outillage lors de la déformation.According to an alternative embodiment, the hot forming process according to the second aspect of the invention comprises, prior to the deformation, a step of applying a coating to at least one outer surface of the metal part, intended to be in contact with the contact surface of the tool during deformation.
Ainsi, le revêtement en combinaison avec le lubrifiant de l’outillage permet de favoriser l’écoulement de la matière composant la pièce lors du formage à chaud pour éviter la génération d’indications à la surface de la pièce.Thus, the coating in combination with the lubricant of the tooling makes it possible to promote the flow of the material composing the part during hot forming to avoid the generation of indications on the surface of the part.
Selon une alternative de réalisation compatible avec l’alternative de réalisation précédente, le procédé de formage à chaud selon le deuxième aspect de l’invention est apte au formage à chaud d’aubes de soufflante de turbomachines.According to an alternative embodiment compatible with the previous alternative embodiment, the hot forming method according to the second aspect of the invention is suitable for hot forming turbomachine fan blades.
Un troisième aspect de l’invention concerne un outillage apte au formage à chaud de pièces métalliques comportant une surface de contact destinée à être en contact avec une pièce métallique pour déformer la pièce métallique lors du formage à chaud, la surface de contact comportant des microcavités et étant lubrifiée.A third aspect of the invention relates to a tool capable of hot forming metal parts comprising a contact surface intended to be in contact with a metal part in order to deform the metal part during hot forming, the contact surface comprising microcavities and being lubricated.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.The invention and its various applications will be better understood on reading the following description and examining the accompanying figures.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
- La
- La
- La
- La
- There
- There
- There
- There
Claims (10)
- une étape (101) de création de microcavités (2010) sur la surface de contact (201) ;
- une étape (102) d’application d’un lubrifiant sur la surface de contact (201) comportant des microcavités (2010).
- a step (101) of creating microcavities (2010) on the contact surface (201);
- a step (102) of applying a lubricant to the contact surface (201) comprising microcavities (2010).
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (2)
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| FR2105746 | 2021-06-01 | ||
| FR2105746A FR3123241A1 (en) | 2021-06-01 | 2021-06-01 | Process for preparing a contact surface of a tool capable of hot forming metal parts and associated tooling |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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| FR2105746A Pending FR3123241A1 (en) | 2021-06-01 | 2021-06-01 | Process for preparing a contact surface of a tool capable of hot forming metal parts and associated tooling |
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2021
- 2021-06-01 FR FR2105746A patent/FR3123241A1/en active Pending
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