Quels post-traitements assurent la qualité des pièces en superalliage fabriquées par SLM ?
Relaxation des contraintes et homogénéisation microstructurale
Le premier post-traitement critique pour les pièces en superalliage fabriquées par SLM est le traitement thermique pour traiter la solidification rapide inhérente au procédé. Les pièces telles que produites contiennent des contraintes résiduelles importantes et une microstructure non équilibrée et ségrégée. Une étape initiale obligatoire est le recuit de relaxation des contraintes, qui empêche la déformation lors des traitements ultérieurs. Ensuite, un cycle de traitement thermique à haute température, impliquant souvent une mise en solution, est appliqué pour dissoudre les phases secondaires fragiles et homogénéiser la composition chimique. Pour les alliages durcissables par précipitation comme l'Inconel 718, cela est suivi d'un traitement de vieillissement contrôlé pour précipiter uniformément les phases de renforcement gamma prime (γ') et gamma double prime (γ''), restaurant ainsi les propriétés mécaniques à haute température du matériau.
Densification par pressage isostatique à chaud
Pour atteindre une intégrité matérielle comparable aux produits forgés ou moulés, le Pressage Isostatique à Chaud (HIP) est un post-traitement non négociable pour les pièces SLM critiques. Le cycle HIP soumet le composant à une température élevée et à une pression de gaz isostatique, ce qui effondre plastiquement et lie par diffusion les vides internes, les défauts de manque de fusion et la microporosité endémique au procédé SLM. Cela augmente considérablement la densité de la pièce, conduisant à une résistance à la fatigue, une ténacité à la rupture et une ductilité supérieures. Pour les composants destinés à l'aérospatial et l'aviation ou à la production d'énergie, le HIP est essentiel pour certifier la fiabilité structurelle de la pièce.
Usinage de précision pour les caractéristiques critiques
Malgré la grande capacité de mise en forme du SLM, l'état de surface tel qu'imprimé n'est pas adapté aux interfaces critiques ou aux surfaces aérodynamiques. Par conséquent, l'usinage CNC de superalliage est utilisé pour atteindre les tolérances dimensionnelles finales et un état de surface supérieur sur les surfaces d'étanchéité, les brides d'accouplement et les trous de boulon. Pour les canaux internes ou les géométries complexes difficiles d'accès avec les outils traditionnels, l'usinage par décharge électrique (EDM) peut être utilisé. Cette étape est généralement réalisée après le HIP et le traitement thermique pour garantir que l'usinage est effectué sur une microstructure stabilisée et dans son état final.
Amélioration de surface et validation de la qualité
Des traitements de surface finaux sont appliqués pour répondre à des critères de performance spécifiques. L'usinage par écoulement abrasif peut être utilisé pour polir les passages internes et réduire la rugosité de surface, améliorant ainsi l'écoulement des fluides et la résistance à la fatigue. Pour les composants de sections chaudes, l'application d'un revêtement barrière thermique (TBC) est cruciale pour la protection thermique. L'ensemble de la chaîne de post-traitement est validé par des tests et analyses de matériaux rigoureux, incluant la mesure de densité, l'examen microstructural, les tests mécaniques et l'inspection non destructive, afin de garantir que la pièce SLM répond à toutes les spécifications de qualité et de performance.
