Profils en superalliage extrudés à chaud pour le sport automobile de haut niveau
Un client évoluant au plus haut niveau du sport automobile a développé un superalliage à base de titane de nouvelle génération et avait besoin d’une solution de mise en forme. L’exigence allait au-delà des dimensions, car le procédé lui-même devait améliorer les propriétés du matériau au lieu de simplement lui donner une forme. Les technologies de formage conventionnelles ne pouvaient pas traiter l’alliage, et la section requise était un simple rond, une géométrie rarement associée à l’extrusion à chaud. Montanstahl a développé un procédé d’extrusion en plusieurs étapes aux paramètres étroitement définis, qui a respecté les dimensions requises tout en adaptant la microstructure de la barre finie.
La technologie aérospatiale s’invite sur les circuits
Des conditions de fonctionnement extraordinaires exigent des matériaux extraordinaires, et l’environnement d’un moteur de course est proche de la limite de ce que tolère un alliage. Les régimes moteur atteignent 18 000 tr/min, les températures de combustion dépassent 1 000 degrés Celsius et les gaz qui circulent dans le système sont chimiquement agressifs. Les composants doivent résister à cette combinaison tout en étant aussi légers que possible, ce qui explique pourquoi les technologies développées pour l’aérospatiale ont progressivement migré vers les applications automobiles et de sport automobile hautes performances. Le client a répondu en développant son propre superalliage de nouvelle génération, puis a cherché un partenaire capable de le mettre en forme. Ce qui rendait le cahier des charges inhabituel, c’était l’attente placée dans le procédé. Donner sa forme à la barre était nécessaire mais pas suffisant, car l’opération de formage devait aussi améliorer les propriétés déjà exceptionnelles du matériau, le procédé étant considéré comme faisant partie de la métallurgie plutôt que comme une étape qui la suit.
Une fenêtre de procédé étroite et une géométrie inattendue
Les technologies de formage conventionnelles ne pouvaient pas du tout s’appliquer à ce superalliage, car les propriétés qui le rendent précieux en service sont les mêmes qui le rendent résistant à la déformation. Les fenêtres de procédé disponibles étaient extrêmement étroites et exigeaient un contrôle précis, la température et la pression devant rester dans une plage où le matériau se déforme sans se fissurer ni perdre sa structure. Tout écart pendant le formage aurait entraîné une défaillance, ce qui supprime la marge habituellement utilisée pour absorber les variations entre billettes ou entre séries de production. La géométrie ajoutait une particularité. L’extrusion à chaud est généralement choisie pour des profils complexes avec contre-dépouilles et sections élaborées, comme le décrit notre guide de l’extrusion à chaud de l’acier et de l’acier inoxydable, alors qu’ici il s’agissait d’une simple section ronde. Le choix n’était pas motivé par la forme, mais par ce qui arrive au matériau pendant sa mise en forme.
Contexte d’application
La réponse a été un procédé d’extrusion à chaud en plusieurs étapes aux paramètres précisément définis, conçu pour que chaque passe maintienne le matériau dans son étroite fenêtre de formage. Le résultat a respecté les dimensions spécifiées par le client et est allé plus loin, car la séquence de déformation a été conçue pour affiner la structure granulaire de l’alliage : la barre finie sort ainsi de la ligne avec des propriétés mécaniques supérieures à celles du matériau de départ. Une technologie issue de l’aérospatiale rejoint les circuits du monde entier à travers un composant d’apparence ordinaire, ce qui rappelle utilement que le progrès se cache souvent sous la surface visible d’une pièce. L’extrusion à chaud est disponible dans l’ensemble du groupe Montanstahl en acier au carbone, acier inoxydable, alliages base nickel, titane et superalliages, avec des capacités en Suisse, en Allemagne et chez Siderval en Italie, et sans quantités minimales, de sorte que même une seule barre prototype peut être produite. Les questions sur les alliages, les limites dimensionnelles et les tolérances sont traitées dans les Q&A techniques.