Aller de l’avant pour réduire les coûts du titane

Pour produire des pièces complexes en titane de manière plus rentable, les ateliers d'usinage intègrent de plus en plus d'équipements de forgeage avancés pour compléter leurs capacités CNC existantes afin de créer des pièces de forme presque nette qui ne nécessitent qu'un usinage minimal. Dans certains cas, le processus de forgeage est si précis qu’aucun usinage supplémentaire n’est requis.

Il y a des avantages significatifs à inclure le forgeage dans le répertoire d'un atelier d'usinage. Grâce aux progrès récents dans les contrôles et l'automatisation des presses à forger hydrauliques, des pièces de précision en titane peuvent être forgées selon des tolérances extrêmement serrées et à un volume relativement élevé. Le forgeage peut également réduire les coûts d’entrée du titane jusqu’à 50 pour cent.

Cependant, pour forger le titane selon des spécifications précises, les ateliers d’usinage nécessitent le bon équipement avec un contrôle extrêmement strict des paramètres de production. Heureusement, les progrès en matière de conception, de contrôle et d’automatisation des presses hydrauliques contribuent à optimiser la qualité, la production et le prix des composants.

Pour produire de manière rentable des pièces en titane de grande taille et complexes, FPD Co., basé en Pennsylvanie, un atelier d'usinage qui produit des composants aérospatiaux et médicaux, a investi dans une nouvelle presse personnalisée capable d'un meilleur contrôle avec un tonnage plus élevé.

« Nous voulions augmenter notre enveloppe de pièces forgées, ce qui nécessitait une presse plus grande avec des commandes plus sophistiquées pour les pièces en titane. Nous disposions déjà d’une presse de 2 500 tonnes, ce qui est relativement petit pour du titane. Dans le même temps, nous devions améliorer le contrôle, la qualité et les temps de cycle », a déclaré Jeff Speicher, directeur général de FPD.

Pour atteindre ses objectifs de production, FPD s'est associé à Erie Press Systems, un fabricant de presses à forger mécaniques et de presses hydrauliques conçues individuellement. Erie Press, fondée en 1895, fait aujourd'hui partie du plus grand fournisseur d'équipement de forgeage en Amérique du Nord : Ajax-CECO-Erie Press.

Bien qu'Erie Press ait conçu, conçu et construit le système, FPD a apporté une contribution significative aux exigences de conception. Le résultat a été une presse hydraulique à grande vitesse personnalisée, capable de produire 3 000 tonnes à une vitesse et un profil de charge entièrement contrôlés et programmables sur toute la course.

« La presse personnalisée, ainsi que notre ingénierie et nos outils, nous permettent de respecter systématiquement des tolérances extrêmement strictes lors de la création de pièces en titane pour les industries de l'aérospatiale et des dispositifs médicaux. Avec le bon équipement, les pièces forgées sont extrêmement cohérentes et nous pouvons produire des formes quasi nettes qui nécessitent peu ou pas d’usinage. Si une pièce nécessite un usinage supplémentaire pour des trous, des alésages ou d'autres caractéristiques secondaires, nous pouvons également le faire », a expliqué Speicher, ajoutant que FPD propose des services étendus d'usinage CNC à cinq axes sur site.

L'équipement de forgeage Erie Press est conçu avec un système servo-hydraulique unique qui permet un meilleur contrôle de la course de forgeage et de la force appliquée, selon Speicher. La commande de la presse module les valves de décharge servo-proportionnelles de l'accumulateur pour maintenir la vitesse programmée quelle que soit la charge, garantissant ainsi des performances de forgeage constantes. Cet agencement offre une flexibilité permettant de forger des pièces sur une large plage de vitesses, ce qui n'est pas possible avec une configuration de taux de décharge d'accumulateur réglé mécaniquement.

Pour certaines géométries de pièces, la vitesse de déformation du titane peut nécessiter des profils de vitesse variables tout au long du processus de formage. La modification du taux de déformation permet au FPD d'améliorer la durée de vie de la matrice tout en créant plus de détails en remplissant les bandes et les coins de la cavité de la matrice plus tard dans la course. Speicher a déclaré que le système servo-hydraulique permet une résolution extrêmement élevée dans la définition de ces paramètres. De plus, le contrôleur de position de la presse publie (sur le serveur de l'usine de FPD) un tracé à grande vitesse ou une signature numérique correspondant au cycle de forgeage de chaque pièce pour enregistrement historique et référence.

FPD peut également contrôler la presse pour frapper la pièce avec une force spécifique ou jusqu'à une limite de tonnage prédéfinie. De plus, la presse peut atteindre une position programmée avec une précision de position inférieure à 0,01" [0,25 mm].