CIC (Compression Isostatique à Chaud) ou HIP (Hot ...

PRESENTATION DE LA CIC (Compression Isostatique à Chaud)

ou HIP (Hot Isostatic Pressing)

Séminaire Bodycote/Air liquide du 18 et 19 octobre 2012

LE PRINCIPE


Résorber les porosités sur des pièces de fonderie (Aluminium, Acier, Superalliages, Titane…) et conférer des propriétés plus élevées (fatigue) et moins dispersées.

Rendre compact un volume de poudres métalliques pour en fairesoit un demi-produit, soit une pièce (propriétés mécaniques supérieuresou égales à celle du même matériau utilisé par voie conventionnelle puis forgé).

Assembler par soudage / diffusion des matériaux différents (cuivre sur inoxydable,..), de façon à obtenir des composants à propriétés complé-mentaires : conductibilité thermique/tenue à la corrosion, amagnétisme /paramagnétisme.

A quoi sert le procédé?


• Compression - 1,000/2,000 bars (Ex Fosse de 11 000 m dans l’océan Pacifique)

• Isostatique- Loi de Pascal:Dans un fluide , la pression est transmise également dans toutes les directions Fluide utilisé :Argon

• Chaud - 500°C à 2000°C

Définition du prodédé


Mécanisme du procédé

Durant le palier, les déformations plastiques et les mécanismes dediffusion prennent effet, provoqués par la haute pression et la température.

➢Le matériau flue

➢Les parois des porosités se rejoignent et se ressoudent

➢On obtient une structure de métal sans défaut


Structure

Avant HIP

Après HIP


Eprouvette de démonstration

But: démontrer l’efficacité du procédé de CICAvant CIC

Après CIC

40mm

20mm


Cycle type en CIC


Enceinte de CIC (Mega HIP)


LA CIC POUR LA FONDERIE


Avantages de la CIC en fonderie

La C I C supprime et ressoude les défauts internes de fonderie non débouchants ou rendus non débouchants

➢Elimination des défauts internes (microporosités, retassures, cavités dendritiques, criques de retrait, porosités gazeuses)

➢ Amélioration des images RX

➢ Augmentation de la durée de vie en Fatigue

➢ Augmentation des caractéristiques Rm et Ductilité

➢ Réduction des dispersion des propriétés

➢ Amélioration des états de surfaces des pièces usinées

(étanchéité, polissage, corrosion localisée …)➢Augmentation de la densité


Paramètres de CIC en fonderie

Matériaux Paramètres de CIC CommentairesAluminium

A201, A206 AU4G, AU5GT 485°C-1000bars-2h

A335, 356, 357, A357, A201, A206 AS7G03, AS7G06, AU5NKZr 500°C-1000bars-2h Cycle partagéTitane

CP, Ti-64, Ti6442

Ti-6246, Ti-662 TA6V 920°C-1000bars-2h Cycle partagéAcier

304, 316, 321, 347, CF-8

38CDV5, 16NCD17 1050°C-1000bars-3h

SY625 1100°C-1000bars-3h

CF-M, 4130, C276 316L, 904L 1120°C-1000bars-2h

17-4PH, 15-5PH, H13, U500 1160°C-1000bars-3h Cycle partagé

RENE220, HSS4340, 13-8Mo, C236 1160°C-1000bars-4h Superalliage

RENE80, GTD111

X-40, X-45, IN713, IN738, IN739, RENE77, RENE41

IN100 1220°C-1400bars-4h Cobalt

F75

KC24NWTa 1200°C-1000bars-4h Cycle partagé

HS21, SY21, SY6, SY12 1160°C-1000bars-3h Cycle partagéMonocristal

AM1 1300°C-1000bars-3h

AM3, MC2 1295°C-1030bars-3h


Exemple sur l’aluminium


Exemple sur le Titane

Empennage FALCONcourtoisie PCC France


Micrographie

Microstructure d’un alliage Ti-6Al-4V moulé

Avant CIC Après CIC


Caractéristiques sur titane

Propriétés de fluage rupture du TA6V mouléavant et après CIC

Propriétés de fatigue vibratoire du TA6V mouléavant et après CIC


Exemple sur les bases cobalt

• Pièces : Genoux , épaules

• Alliages : Cobalt –Chrome et INOX

L’absence totale de microporosités est essentielle pour les performances en tribologie

Prothèses orthopédiques et Instrumentation médicale


Exemple sur les superalliages


Caractéristiques du René 120

Influence de la CIC sur les caractéristiques de l’alliage moulé René 120


LA CIC ADAPTEE AUX PIECES DE SERIES


Quand nous avons commencé à discuter avec l’industrie automobile, le message que nous avons

eu était très clair:

“Avec des solicitations de plus en plus importantes sur des fonderies de plus en plus légères , nous atteignons les limites

du matériau”

Le seul gain encore existant residait dans la suppression des porosités.


Point de départ:

Densal® - II

-Densification de l‘ Aluminium.

-Procédé breveté Bodycote.

-Domaine d‘application: l‘automobile de série.

-Réalisation: dans des enceintes spécialement adaptées.


Bénéfice du traitement Densal

• Augmentation des solicitations mécaniques.

• Augmentation des durées de vie • Suppression des défauts d’

étanchéité et des défauts de surface


Caractéristiques sur aluminium A356

Rm (MPa)

Rp0.2% (MPa)

All (%)

Contrainte (Mpa)

Durée de vie (Nbre de cycles)

Fonderie 250 195 3 140 200.000

Fonderie + Densal® 295 205 6 140 600.000

Les durées de vie sont multipliées par 3.


Réduction de la dispersion des propriétés

Avant C I C

Alliage A 356 AS7G03

Après C I C


Adéquation procédé Densal®-II et automobile de série

• Température inférieure à celle du traitement thermique aluminium• Pression inférieure à 1000bars• Cycle court (< 3 heures)• Gaz : azote• Elément de chauffage en Kanthal• Coût d’installation réduit

Pour correspondre aux exigences de l'industrie automobile, Bodycote a dû redéfinir le processus de CIC afin d’obtenir des coûts à un niveau acceptable :


Exemple de CIC sur roue de turbo

Après CICAvant CIC

Bout de pale en aluminium de roue de turbocompresseur


Exemple:

Porosités

Usinage sans HIP Usinage avec HIP

100% dense


Culasse et bloc moteur BMW M6

Exemple



Merci pour votre écoute

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