Procédés de Fabrication et d'Obtention des Pièces

Formule fondamentale d'usinage :

$$V_c=\frac{\pi DN}{1000}⟹N=\frac{1000\cdot V_c}{\pi D}=\frac{1000\times 180}{\pi \times 60}=\frac{180000}{188,496}\approx 955\text{tr/min}$$

Vitesse d'avance :

$$V_f=f_z\cdot Z\cdot N=0,15\times 6\times 800=720\mathrm{mm}/\min$$

Course totale avec engagement : $L_{\text{tot}}=L+D=350+80=430\mathrm{mm}$. Temps de coupe :

$$t_c=\frac{L_{\text{tot}}}{V_f}=\frac{430}{720}\approx 0,597\min \approx 35,8\mathrm{s}$$

Débit volumique de matière :

$$Q=a_p\cdot a_e\cdot V_f=3\times 50\times 600=90000\mathrm{m}{\mathrm{m}}^3/\min =90\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3/\min =1,5\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3/\mathrm{s}=1,5\times 10^{-6}{\text{m}}^3/\text{s}$$

Puissance de coupe nette :

$$P_c=k_c\cdot Q=(2200\times 10^6)\times (1,5\times 10^{-6})=3300\mathrm{W}=3,3\mathrm{kW}$$

Surface projetée totale : $S_{\text{tot}}=4\times 45=180\mathrm{c}{\mathrm{m}}^2=180\times 10^{-4}{\text{m}}^2=0,018{\mathrm{m}}^2$. Force d'ouverture induite :

$$F_{\text{ouv}}=P_{\text{inj}}\cdot S_{\text{tot}}=60\times 10^6\times 0,018=1080000\mathrm{N}=1080\mathrm{kN}$$

En appliquant un coefficient de sécurité de $1,2$ :

$$F_{\text{presse}}\ge 1,2\times 1080=1296\mathrm{kN}\approx \frac{1296000}{9,81\times 10^3}\approx 132\text{tonnes}$$

Cote brute requise avant usinage : $L_{\text{brute}}=250+2\times 2,5=255,0\mathrm{mm}$. En intégrant le retrait de $1,2\%$ :

$$L_{\text{modeˋle}}=\frac{L_{\text{brute}}}{1-0,012}=\frac{255,0}{0,988}\approx 258,1\mathrm{mm}$$

Les zones épaisses solidifient plus lentement que les parois minces adjacentes, générant des retassures internes (porosités de retrait), des contraintes résiduelles de traction et des risques de fissuration à chaud.

• Dépôt d'une fine couche de poudre métallique ($20$ à $50\mu \mathrm{m}$) par un racleur.
• Balayage par faisceau laser haute puissance qui fusionne sélectivement les grains de poudre.
• Descente du plateau de construction d'une épaisseur de couche et répétition.
• Supports : évacuent le flux thermique vers le plateau et évitent l'effondrement des surfaces en surplomb ($>45^{\circ }$).

Le forgeage déforme plastiquement le métal sans couper les lignes de fibrage : les fibres épousent continûment la géométrie de la bielle (corps, tête, pied), ce qui supprime les amorces d'entailles transversales et améliore considérablement la limite d'endurance en fatigue.

• $Ra=6,3\mu \mathrm{m}⟹$ Tournage / fraisage d'ébauche.
• $Ra=1,6\mu \mathrm{m}⟹$ Fraisage / tournage de finition.
• $Ra=0,4\mu \mathrm{m}⟹$ Rectification cylindrique de précision (portée de roulement, joint d'étanchéité).

Le martelage de billes d'acier à haute vitesse crée une couche superficielle écrouie soumise à des contraintes résiduelles de compression (${\sigma }_{\text{reˊs}}<0$). Ces contraintes s'opposent aux contraintes de traction appliquées en service, bloquant la propagation des microfissures de fatigue.

La solidification dirigée dans un four à gradient thermique fait croître des cristaux colonnaires selon l'axe principal de contrainte. Une restriction géométrique en hélice (chicane de sélection) ne laisse passer qu'un seul germe cristallin : la pièce solidifie sous forme d'un monocristal parfait, éliminant totalement les joints de grains qui sont les sites privilégiés de rupture par fluage à haute température.

L'optimisation topologique génère des structures treillis internes (lattices) et des poutres creuses à parois variables qui ne présentent aucun axe de dépouille ni accessibilité pour une fraise : seule la fabrication couche par couche par fusion laser permet de matérialiser ces géométries bio-inspirées optimales.

L'effort de serre-flan régule le freinage du métal pour éviter le plissement sans atteindre la limite de striction plastique. Le retour élastique après déchargement est compensé numériquement en sur-emboutissant la matrice par rapport à la forme nominale souhaitée.

L'Inconel présente une très faible conductivité thermique : 80% de la chaleur de coupe se concentre sur l'arête de l'outil. L'injection d'azote liquide sous haute pression refroidit instantanément la zone de cisaillement, multipliant par 3 la durée de vie des plaquettes carbure et prévenant l'écrouissage de surface.

Le gaz injecté évide le cœur liquide de la section épaisse et plaque la matière polymère contre les parois froides de l'empreinte avec une pression uniforme, supprimant totalement les retassures externes tout en divisant la masse et le temps de cycle de refroidissement par deux.