Le Matriçage

1. Le Matriçage • Les Chiffres clés • Définition • Avantages du Matriçage • Machines utilisées • Les Outillages • La Lubrification • Les différents produits Matricés • Les alliages & Traitements Porte-fusée automobile

2. Les Chiffres clés Les Métaux Matricés Répartition par Secteur • Le Matriçage représente 22 % du chiffre d’affaire de la forge Française. • 50 % des pièces sont en alliage d’Aluminium. • Le secteur le plus concerné est l’aéronautique.

3. Définition du Matriçage Fourche d’atterrisseur • Technique de déformation à chaud des alliages : • d’Aluminium ( 420 à 480°C), - de Cuivre (700 à 900°C), • de Titane (940 à 1050 °C). • Technique identique à l’estampage sauf qu’un pétrissage dans 2 à 3 directions est souvent nécessaire avant matriçage pour homogénéiser les caractéristiques mécaniques.

4. Les Avantages des Produits Matricés Pièce de liaison aéronautique Couronne de freinage Avion • Avantage Métallurgique : Excellent compromis entre résistance, élasticité, rupture, fatigue, corrosion, résilience, tenu en pression. • Avantage Technique : Augmente le rapport résistance/masse de la pièce. • Avantage Économique : Réduction du coût des usinages.

5. Machines utilisées • Presses Hydrauliques avec des vitesses de déformations lentes, car l’énergie de déformation se transforme partiellement en chaleur. • Les outillages sont chauffés en permanence, car la température de matriçage de l’aluminium doit rester dans une fourchette étroite. Trop basse, elle génère des criques, des fissures, des défauts de remplissage. Trop élevée elle entraîne un début de fusion et de fissuration aux joints de grains.

6. Les Outillages Outillage de détourage • Ils sont réalisés dans des aciers faiblement alliés : Z38CDV5, 55NCDV7, 35NCD16 (traités pour 1300 Mpa). • Leur endommagement se produit par fissuration • Même méthode de réalisation que l’Estampage.

7. La Lubrification Pièce de chaudière en laiton Cadre aéronautique en TA6V (5,5 m) • Avec des pressions moyennes sur la paroi des outillages entre une matrice en acier et une pièce en aluminium de 200 à 500 Mpa, soit 2 à 5 tonnes/cm2. Il y a collage et grippage. • Pour réduire le coefficient de frottement, il faut un lubrifiant : Suspension de particules de graphite dans l’eau ou l’huile.

8. Les différents produits Matricés Blocker Matricée conventionnelle Support d’injecteur de gaz en laiton • les Blockers : Ébauches avec tolérances larges et dépouilles importantes, réalisées en un seul coup de presse avec des outillages simples. 80 à 95% du métal sera usiné. • Les pièces matricées conventionnelles : La forme matricée se rapproche de l’usinée. 40 à 70 % du métal sera usiné.

9. Les différents produits Matricés 1 à 3° Matricée précise • Les pièces matricées précises : La forme matricée est très proche de la pièce finie, de nombreuses surfaces resteront brutes de forge. 5 à 30% de métal sera usiné. • La mise au point de la gamme comprendra plusieurs outillages.

10. Les différents produits Matricés • Les pièces matricées précises sans dépouille ou contre-dépouille : Ce sont des pièces sans usinage ultérieur sauf perçage d’un trou. Les rayons de raccordement sont réduits, 4 à 5 mm. La précision est inférieure au mm.

11. Les Alliages & Traitements : Al-Zn Al-Cu Al-Zn Al-MgSi Al-Si Al-Mg Les différents alliages d’aluminium

12. Les Alliages & Traitements : AlMgSi : utilisé dans l’automobile, le naval, les machines. La meilleure résistance est obtenue après revenu. AlCuMg2 : utilisé dans l’automobile et les moteurs pour des composants à haute résistance, bonne tenue en fatigue AlZnMgCu1,5 : meilleur compromis entre statique, dynamique et ténacité AlCuSiMn : bonne résistance en température

13. Les Alliages & Traitements : • Les alliages sont à durcissement structural. • Après refroidissement lent après forgeage les produits sont dans un état recuit. • Les éléments d’additions seront remis en solution par chauffage. • La trempe et le revenu permettront d’augmenter les caractéristiques mécaniques

14. Les Alliages & Traitements : • Les alliages à durcissement structural ou alliages trempants sont obtenus par addition d’éléments dont la solubilité dans l’aluminium augmente avec la température. • Ces pièces peuvent contenir des contraintes résiduelles qui se libèrent lors des refroidissements et qui déformeront les parois minces. • Elles peuvent être supprimées par : Déformation à froid après trempe Sur-revenu aux états T7 (T73, T76) Augmentation de la température du liquide de trempe (réduction de la vitesse de refroidissement).

15. Les Alliages & Traitements : • Les 3 étapes du traitement thermique : • Chauffage pour mettre les éléments d’additions en solution solide. • Refroidissement rapide. Les éléments d’additions restent en solution à la température ambiante dans un état instable de sursaturation. • Évolution de la solution solide sursaturée vers l’état stable par précipitation progressive. • Mûrissement à température ambiante (15 jours) ou entre 100 et 200° C (<24 h). • On peut également augmenter les caractéristiques mécaniques par déformation plastique à froid contrôlée ( compression ).

16. Les Alliages & Traitements : Les états de livraison après matriçage sont variés et codifiés

17. Pièces Matricées : Pièce aéronautique en TA6V Raccord de chaudière à gaz en Laiton