Conception de pièces forgées

Les principaux défauts d'extrusion :

• Les défauts provenant du métal (inclusions, défauts internes, fissures externes).

• Les défauts provenant de la transformation par forgeage (rupture du lopin, fissures internes).

• Les défauts provenant du chauffage et du refroidissement lors du forgeage.

• Les défauts dus au traitement thermique.

• Les défauts dus aux outils (usure, fatigue).

La maîtrise du frottement est nécessaire du fait qu'elle peut influencer aussi les efforts du formage, la nature des déformations et les états de surface (fissures externes) obtenus après déformation

Au cours de son utilisation, l'outillage subit des sollicitations cycliques et un échauffement engendre par le travail des actions de contacts entre, le lopin et la matrice et par la puissance dissipée au sein de la matière. Il en résulte des problèmes de cassure, d’écaillage ou de grippage (rupture locale sur le bord de l'outil) ainsi queue usure progressive des parties actives.

L'usure de l'outil (matrice) peut entraîner :

• Écarts sur la précision dimensionnelle.

• Dégradation de la surface des pièces.

Contrôles Non Destructifs (CND) est un ensemble des techniques et de méthodes d'investigation sur l'état d'intégrité des pièces sans les détériorer. Les CND représentent un moyen de détecter l'apparition de tout défaut volumique ou surfacique dans la structure des équipements testés.

Ils sont destinés à tester la résistance des structures par casse, arrachement, étirement, usure, pliage où les éléments contrôlés ne sont plus utilisables, voire détruits.

- En amont de toute fabrication, les CND sont utilisés pour analyser une pièce ou un lot de pièces et ainsi vérifier leurs spécifications de qualité (fonctionnelles, esthétiques, dimensionnelles, ...) en comparaison de celles définies dans le cahier des charges.

- Au cours de la phase de fabrication et d'exploitation, les CND sont souvent automatisés et impliquant un appareillage installé sur ligne de production. Cette solution doit être robuste avec un coût d'exploitation le plus faible possible pour une fiabilité la plus élevée possible.

Les CND permettent de détecter différents types de défauts :

• Délaminage, Dés-adhésion, Présence d'humidité, Fissure débouchante, Décollement.

• Impact, Rayure, Présence de trou, Cassure, Usure, Pliure, Différence d'épaisseur.

• Porosité, Présence de corps étrangers ou inclusion, Bulle d'air, Manque de matière.

• Mauvaise soudure, Corrosion.

Contrôle des défauts : Une gamme large et variée de systèmes de mesure précis et à distance au service des opérations de forgeage. La gamme compte des applications pour la mesure sous presse 2D ou contrôle visuel et pour la reconstruction 3D complète des pièces forgées. On peut citer :

• 1 - Thermographie TT : Elle permet d'obtenir, au moyen d'une caméra thermique, une carte de luminance de la scène thermique observée dans le domaine spectral de l'infrarouge. Grâce à la caméra thermique, on obtient donc une image thermique d'une scène thermique

• 2 - Shearographie ST : La visualisation est obtenue par un montage optique de type interférométrique. L'interférence optique est possible lorsqu'en illuminant une surface à l'aide d'un faisceau laser, on observe une granularité lumineuse appelée Speckle. Les images seront capturées à des étapes différentes de chargement de l'objet inspecté. Leurs combinaisons permettront de visualiser toute zone se déformant différemment du reste de la surface parce que défectueuse. Le processus complet de prise d'image varie de 4 à 45 secondes respectivement pour la détection de défauts surfaciques ou en profondeur

• 3 - Ultrasons UT : Le contrôle par ultrasons est basé sur la transmission et la réflexion d'onde de type ultrasons à l'intérieur d'un matériau. Les ondes utilisées peuvent être libres (de compression ou de cisaillement) ou guidées (de surface ou de plaque)

• 4 - Magnétoscopie MT : Détection de défauts débouchants ou sous-jacents sur structures ferromagnétiques

• 5 - Ressuage PT : Détecter des défauts débouchants sur structures et permet de mettre en évidence des discontinuités

• 6 - Courants de Foucault ET : Consiste à créer, dans des matériaux conducteurs électriques, des courants induits par un champ magnétique variable, au moyen d'un capteur. Ces courants induits, appelés courants de Foucault, circulent localement dans le matériau et ont une distribution et une répartition qui dépendent du champ magnétique d'excitation, de la géométrie et des caractéristiques de conductivité électrique et de perméabilité magnétique de la pièce examinée. En présence d'une anomalie dans la pièce contrôlée, leurs déplacements sont perturbés, entraînant ainsi une variation de l'impédance apparente du capteur qui dépend de la nature de l'anomalie et de sa dimension en volume.

• 7 - Radiographie RT : Cette méthode consiste à obtenir une image de la densité de matière d'un objet traversé par un rayonnement électromagnétique X ou gamma. Le principe de la méthode est basé sur l'absorption différentielle du milieu en fonction du numéro atomique des atomes le composant et de la masse volumique. Tout manque de matière induira une plus faible absorption et donc, localement, une plus forte densité optique sur le film ou un niveau de gris plus élevé dans le cas des images numériques.

• 8 - Émission acoustique AT : L'émission acoustique est un phénomène de libération d'énergie sous forme d'ondes élastiques transitoires résultant des micro-déplacements locaux internes à un matériau (fissures, inclusions, corrosion, délaminage, etc.). Ce phénomène se manifeste au sein de nombreux matériaux, quand ils sont soumis à des sollicitations d'origines mécaniques, thermiques ou chimiques. L'application d'une charge produit des modifications internes telles que l'évolution de fissure, des déformations plastiques locales, de la corrosion et, dans certains cas, des transformations de phase qui génèrent l'émission acoustique. Cela donne, de ce fait, certaines informations sur le comportement interne des matériaux considérés.

• 9 - Étanchéité LT  :La fuite est le passage d'un fluide d'un coté à l'autre d'une paroi. Il n'y a fuite que lorsque le défaut d'étanchéité est soumis à une différence de pression. Suivant le fluide concerné (liquide ou gazeux), la grandeur caractérisant une fuite est appelée « débit » ou « flux ».

• 10 - Examen visuel VT : Le contrôle regroupe des techniques qui utilisent le rayonnement électromagnétique dans le domaine de la lumière visible, c'est-à-dire dans la bande des longueurs d'onde comprises environ entre 400 à 700 nm. Il consiste à l'analyse, par un contrôleur, des variations de réflectivité relative d'une pièce soumise à un éclairage dont la géométrie et la puissance lui permettent de mettre en évidence les défauts recherchés. L'utilisation d'instruments optiques : loupes, endoscopes ou systèmes télévisuels est nécessaire.

• 11 - Térahertz : Les fréquences des ondes térahertz se situent entre 300 GHz et 10 THz. Elles sont peu énergétiques et non ionisantes, permettant ainsi une inspection sans danger sur une variété de matériaux et d'objets.

• 12 - Contrôle dimensionnel : s effectués de manière manuelle. La qualité et la précision des mesures dépend strictement sur les compétences et les temps d'arrêt de production de l'opérateur qui sont nécessaires. Certaines mesures, utiles pour optimiser les opérations de forgeage sont très difficiles à obtenir, et d'autres mesures sont assez longues ou imprécises. En outre, la présence de matériau chaud rend cette tâche difficile et il représente un risque majeur pour la sécurité des opérateurs.