Comment sont fabriqués les creusets en tungstène

Comment sont fabriqués les creusets en tungstène

Les creusets en tungstène sont des outils essentiels en métallurgie haute température, capables de résister au point de fusion extrême du métal de 3 410 °C. Ils sont produits par plusieurs techniques — filage, estampage, forgeage et frittage — chacune choisie selon sa pertinence aux exigences de conception et volumes de production spécifiques.

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1. Méthode par filage

Le processus de filage commence avec un lingot de tungstène produit par métallurgie des poudres. Le lingot est laminé à chaud en feuilles minces de l'épaisseur requise, puis découpé en disques circulaires. Ces feuilles sont placées sur une machine de filage à chaud où une matrice tournante les façonne en forme de creuset. À chaque passe, l'épaisseur de paroi est réduite d'environ 0,5 mm tandis que la feuille reste concentrique au moule. Après plusieurs itérations, la forme du creuset est obtenue.

Pour prévenir les fissures et améliorer la plasticité, la pièce est chauffée avec une flamme hydrogène-air à ~1 000 °C. Une fois que le matériau a été déformé de 50 à 70 % de l'épaisseur finale, un recuit d'une heure à 1 000–1 100 °C en atmosphère d'hydrogène soulage les contraintes internes avant la passe suivante.

2. Méthode par estampage

L'estampage offre une haute qualité de surface, une précision dimensionnelle et une efficacité matière. Le processus comprend trois étapes :

• Découpage : Coupe, poinçonnage ou rognage de la plaque de tungstène brute à la taille souhaitée.
• Pliage : Application de pression pour déformer plastiquement le matériau selon la courbure désirée.
• Emboutissage profond : Formage d'une pièce creuse en forçant le matériau dans une matrice sous le poinçon, produisant les parois du creuset.

L'estampage est particulièrement adapté pour la production légère, à faible volume où le coût et la rapidité sont prioritaires.

3. Méthode par forgeage

Les creusets forgés atteignent la densité la plus élevée — généralement >19,0 g/cm³ — approchant la densité théorique, et une résistance à la traction et à la déformation supérieure. Le processus inclut :

1. Calcul de la taille et masse requises de la barre de tungstène ; la densité relative initiale est de 90–95 %.
2. Chauffage de la barre à 1 400–1 600 °C dans un four à hydrogène, suivi de plusieurs passes de forgeage jusqu'à une déformation totale de 50–60 % et formation de la forme du creuset.
3. Recuit du lingot forgé et usinage aux dimensions finales.

4. Méthode par frittage

Le frittage par pression isostatique est la voie la plus courante pour la production à grande échelle. Le flux de travail est :

1. Préparer un moule correspondant à la taille du lingot souhaité et le remplir de poudre de tungstène conforme aux normes nationales. La densité de compactage est maintenue en appliquant 180–250 MPa de pression isostatique.
2. Placer le lingot dans un four à induction haute température. Le taux de chauffe est de 80–150 °C/h, atteignant 2 200–2 400 °C pendant 4–8 heures pour une densification complète.
3. Refroidir, puis usiner le lingot fritté aux tolérances finales.
4. Effectuer une inspection approfondie de l'apparence, dimensions et densité.

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