Analyse et optimisation des paramètres influants sur le calcul prévisionnel des contraintes résiduelles conséquentes au chauffage superficiel par induction suivi d'une trempe

Analysis and optimisation of influent parameters on computation of residual stresses generated by an inductive superficial heating followed by a quenching

• Auteur / Autrice : Cédric Durban
• Direction : Franck Girot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

L'analyse des phenomenes physiques observes au cours du traitement thermique de trempe apres chauffage superficiel par induction met en relief les couplages entre l'electromagnetisme, la thermique, la metallurgie et la mecanique. L'examen de ces interactions en vue de la simulation numerique du traitement permet le chainage des calculs electromagnetothermique, puis metallurgique et enfin mecanique. La validite et la precision des calculs dependent de l'exactitude des lois de comportement utilisees et des donnees fournies. L'etude bibliographique nous a fourni des indications fiables sur les proprietes et les lois de comportement electromagnetiques et thermiques. En revanche les renseignements concernant la metallurgie et la mecanique etaient insuffisants pour assurer un calcul rigoureux des profils de trempe et des contraintes residuelles. Nous avons elabore une demarche et un dispositif experimental capables de determiner les temperatures de transformation austenitique ac#1 et ac#3 lors de chauffages de plusieurs milliers de degres par seconde. La caracterisation mecanique des differentes phases metallurgiques ne peut etre effectuee de facon fiable avec des moyens classiques car leur structure evolue lors de leur mise en temperature. Nous avons concu un dispositif experimental visant a limiter ces modifications grace a une mise en temperature rapide. Les resultats des simulations sont compares aux resultats experimentaux. Les evolutions magnetothermiques et les profils metallurgiques calcules sont conformes a ceux reellement observes. Le calcul des contraintes montre des divergences avec les contraintes mesurees par diffraction des rayons x et insiste sur les difficultes du choix des modeles de comportement et la forte influence de certaines proprietes.