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Matériaux et Procédés pour des Produits Performants (MATETPRO) 2012
Projet TITUS

Critères d’optimisation des alliages de TITane pour améliorer leur USinabilité

L’introduction massive de matériaux composites renforcés de fibres de Carbone (CFRP) sur la majeure partie des structures travaillantes de l’avion A350 (fuselage et voilure) a soulevé de nouvelles problématiques pour les matériaux métalliques. Du fait qu’ils présentent une meilleure compatibilité avec le CFRP que les alliages d’Aluminium, les alliages de Titane, dont les principales applications étaient limitées au mât réacteur jusqu’à l’A380, sont venus supplanter les alliages d’Aluminium pour les pièces de fuselage en métal. Le pourcentage en masse des alliages de Titane a pratiquement doublé de l’A380 à l’A350. Ces pièces sont souvent très ouvragées et nécessitent des opérations d’usinage conséquentes, or la différence de productivité entre l’usinage d’un alliage d’aluminium et celui d’un alliage de Titane peut atteindre un rapport 30. Ces chiffres donnent une idée des difficultés liées à la baisse de productivité ainsi que à l’augmentation des coûts auxquelles se trouvent confrontés les ateliers qui usinent ces pièces. L’objectif industriel est donc d’améliorer la productivité de l’usinage des alliages de Titane afin d’en réduire les coûts.
Le projet TITUS se propose de répondre à cet objectif, en s’attachant à développer une compréhension des phénomènes physiques mis en jeu lors de l’opération d’usinage. Il s’appuiera pour cela sur des travaux concernant la coupe, la déformation à chaud et sur la métallurgie. Dans la littérature, des travaux ont été réalisés sur les relations microstructures / loi de comportement, loi de comportement / usinabilité ou encore microstructures / usinabilité, mais aucun n’a permis d’identifier les propriétés matériaux mises en jeu lors du procédé d’usinage, et notamment d’expliquer les différences d’usinabilité observées entre des alliages de Titane tels que le Ti6Al4V de structure a+ß et le Ti6Al4V de structure ß. L’approche globale développée dans le projet TITUS, basée sur la corrélation microstructure/ loi de comportement dans le domaine des très grandes vitesses et en températures élevées/coupe fait le caractère novateur du projet. Un des résultats escompté de ce projet est de disposer d’un modèle permettant de prévoir l’usinabilité du matériau à partir des lois de comportement des alliages de Titane.
Ce projet fait donc intervenir des spécialistes de la coupe, des mécanismes d’endommagement en conditions extrêmes, de la métallurgie des alliages de Titane et de la modélisation. Il est réalisé par les entreprises ; EADS IW, TIMET et AEROLIA et les laboratoires ; IJL, LAMPA et LaBoMaP.

Partenaires

AEROLIA AEROLIA

EADS IW EADS France Département Innovation Works

Arts et Métiers ParisTech Ecole Nationale Supérieure d'Arts et Métiers

IJL Institut Jean Lamour

TIMET TIMET SAVOIE SA

Aide de l'ANR 815 776 euros
Début et durée du projet scientifique janvier 2013 - 42 mois

 

Programme ANR : Matériaux et Procédés pour des Produits Performants (MATETPRO) 2012

Référence projet : ANR-12-RMNP-0012

Coordinateur du projet :
Monsieur Guillaume ABRIVARD (EADS France Département Innovation Works)
guillaume.abrivard@nulleads.net

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.