Comment évaluer si un composant en superalliage répond aux exigences de qualité d’usinage ?
L’évaluation de la qualité d’usinage d’un composant en superalliage nécessite un protocole d’inspection à multiples facettes qui va bien au-delà des simples vérifications dimensionnelles. Compte tenu des applications critiques de ces composants dans des secteurs tels que l’aéronautique et l’aviation et la production d’énergie, l’assurance qualité doit vérifier la précision géométrique, l’intégrité de surface, les propriétés du matériau et la documentation complète.
Vérification dimensionnelle et géométrique complète
La première étape de l’évaluation consiste à confirmer que le composant est conforme au plan de conception. Cela implique l’utilisation de machines à mesurer tridimensionnelles (CMM) pour valider les dimensions critiques, les tolérances géométriques (planéité, circularité, concentricité) et les structures de référence. Pour les surfaces libres complexes, un balayage laser ou des comparateurs optiques peuvent être utilisés. Il est essentiel de se rappeler qu’une pièce peut être conforme immédiatement après l’usinage, mais se déformer plus tard en raison de contraintes résiduelles. Un indicateur clé d’un bon contrôle de procédé est la stabilité dimensionnelle dans le temps, raison pour laquelle un traitement thermique de détente des contraintes est souvent une étape incontournable du processus, en particulier entre l’ébauche et la finition.
Évaluation critique de l’intégrité de surface
Pour les superalliages, l’état de la surface et de la sous-surface est aussi important que ses dimensions. L’évaluation doit détecter toute trace de dommage induit par l’usinage pouvant servir de site de nucléation pour les fissures de fatigue. Cela inclut :
Finition de surface : Mesure de Ra (rugosité moyenne) et Rz (hauteur moyenne crête-à-creux) pour garantir qu’elles respectent les spécifications. Une finition trop rugueuse résultant d’une finition brute d’usinage incorrecte peut réduire considérablement la durée de vie en fatigue.
Microfissures et déchirures : Utilisation d’essais par pénétrant coloré ou fluorescent (FPI) pour révéler les défauts de surface invisibles à l’œil nu.
Écrouissage et couche blanche : La découpe métallographique et l’attaque chimique peuvent révéler une couche écrouie ou une « couche blanche » fragile à la surface, toutes deux néfastes. C’est un facteur critique après des opérations intensives comme le service de rectification CNC.
Bavures et arêtes vives : Inspection visuelle et tactile des bavures, qui constituent des concentrateurs de contraintes. Leur absence indique souvent un processus bien optimisé et un trempage et ébavurage efficaces.
Validation de l’état matériel et métallurgique
Vérifier que le processus d’usinage n’a pas altéré le matériau de base est essentiel. Cela implique :
Certification du matériau : S’assurer que la nuance du matériau brut (par ex. Inconel 718) et le numéro de coulée sont corrects et traçables.
Vérification de la dureté : Réalisation d’essais de dureté sur les zones désignées pour garantir que la pièce n’a pas été involontairement durcie ou adoucie par la chaleur de l’usinage.
Vérification du traitement thermique : Examen des certificats relatifs à tout traitement thermique post-usinage pour s’assurer qu’il a été réalisé selon les spécifications requises (par ex. AMS 2750).
Revue fonctionnelle et documentaire
La dernière étape de l’évaluation consiste à garantir que la pièce est conforme à sa fonction et correctement documentée. Cela inclut la vérification de tout traitement de surface appliqué, tel qu’un revêtement PVD, afin de vérifier l’adhérence, l’épaisseur et la couverture. Un prestataire de service tout-en-un complet fournira un ensemble de données complet comprenant les rapports de première inspection (FAIR), les certificats matière, les certificats de traitement thermique et les rapports de contrôle non destructif (CND), assurant une traçabilité complète du lopin jusqu’à la pièce finie. Ce niveau de documentation est essentiel pour les composants produits dans le cadre de contrats de production en petite série ou de production de masse destinés aux industries réglementées.
