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Introduction à la métallurgie
des poudres
Delphine AUZENE
CRITT-MDTS, 29/11/2016
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Les principaux procédés de mise en forme des matériaux métalliques :
Usinage/décolletage
Forgeage
Fonderie
Métallurgie des poudres
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Les procédés…
La métallurgie des poudres : rassemblent les techniques qui permettent d’obtenir un objet à partir de poudres.
Principe: un ou plusieurs métaux ou céramiques en poudre sont comprimés et portés en température sans que le composant principal n’entre en fusion (frittage). Technologies destinés pour les matériaux qu’il n’est pas possible ou difficile de mettre en forme par un autre procédé: -Les matériaux réfractaires : tungstène (T fusion= 3410°C), tantale (T fusion= 2996°C), molybdène (T fusion= 2610°C) -Les céramiques (T fusion céramique > T fusion métaux) -Les matériaux réagissant violemment avec l’atmosphère -Les alliages de matériaux qu’il est impossible d’obtenir par d’autres voies que le mélange initial de poudres solides: substances insolubles l’une dans l’autre à l’état liquide ou dont les températures de fusion sont très différentes: -Exemple : Contacteurs électriques : W, Mo ou WC + de 30 à 50% Cu (T ébullition = 2562°C) ou Ag (T ébullition = 2162°C) Les cermets
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Quelques définitions…
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PIM
Les technologies impliquant la métallurgie des poudres (PM) :
Grinding
Les procédés de métallurgie des poudres:
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Principe du frittage
Le mécanisme de base du frittage est la création de liaisons entre les grains de poudres par diffusion d’atomes sous l’action de contraintes superficielles et de la température.
Définition du frittage:
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La métallurgie des poudres :
→ obtenir la géométrie de la pièce
→ élaborer le métal solide en compactant
des poudres
Pourquoi la métallurgie des poudres?
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Pourquoi les technologies PM sont en expansion ?
Liberté de conception par rapport aux procédé de forge et d’usinage
Large choix de matériaux, Nuances innovantes
Production de pièces (Near) Net Shape -> peu de déchet de matière première, peu voire pas de reprise d’usinage
Consommation d’énergie moindre
Réduction des coûts
Mise en forme possible de matériaux, alliages difficiles à usiner, à forger,…
Fabrication additive PIM HIP Matériaux durs Compression & frittage
Pourquoi la métallurgie des poudres?
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Dans le contexte actuel mondial, la tendance s’oriente vers des procédés
technologiques à faible consommation d’énergie…..
www.epma.com
Le contexte économique:
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Dans le contexte actuel mondial, où les prix des métaux sont de + en +
élevés, la tendance est à économiser les matériaux…
www.epma.com
Le contexte économique:
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Forte production européenne de pièces PM en 2012
Fabrication additivePIMHIPMatériaux dursCompression & frittage
Total : 202 000 t
Source EPMA 2013
Le contexte économique:
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La compaction des poudres
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Compression uniaxiale
La compaction des poudres
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La compaction des poudres
Remarque : La pression exercée est comprise entre 150
et 900 MPa
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Compaction uniaxiale
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Compaction uniaxiale
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Compaction uniaxiale
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Compaction uniaxiale
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Compaction isostatique
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Compaction isostatique
Principe de fabrication de pièces HIP (Hot Isostatic Pressure) :
→ Pression isostatique jusque 1400 MPA → Température pouvant atteindre les 2000˚ C selon les nuances
Mise en forme est une compression isostatique à chaud
Principe de fabrication des pièces HIP :
Vue d’un four HIP AVURE Vue des capsules dans un four HIP BÖHLER Edelstahl GmbH & Co.KG
Principe de fabrication des pièces HIP :
Capsule en inox réfractaire dans laquelle de la poudre est enfermée
Après passage dans le four HIP, la capsule est détruite et une pièce plus petite, dense à 100% est extraite.
La technologie HIP permet de fabriquer des tubes, barres ou pièces de grandes dimensions comme ces corps de valve pour des stations pétrolières offshores pesant entre 250kg et 2 tonnes en acier inoxydable duplex.
Exemple de pièces HIP:
Avure
Cette technologie
permet de faire des pièces
denses à 100%
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Le positionnement des différentes technologies poudres en fonction des
séries et du poids des pièces
Delphine AUZENE
Ingénieur en charge de la plateforme POUDRES au CRITT-MDTS
+33 (0)3 24 37 89 89
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