Etude experimentale des mecanismes de transfert thermique a l'interface de contact piece-outil lors d'une operation de forgeage a chaud

par VINCENT GOIZET

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Jean-Pierre Bardon.

Soutenue en 1999

à Nantes .

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  • Résumé

    Ce travail de these s'inscrit dans le cadre de l'action concertee de recherche intitulee modelisation du forgeage (g. P. I. Forge/acr2 1996-1999) regroupant 17 industriels de la forge et quatre laboratoires de recherche. La finalite pratique de cette etude est de proposer aux codes de calcul forge 2 et forge 3 un modele de liaison thermique adapte a l'interface de contact piece-outil de forgeage. Cette demande intervient dans le but d'ameliorer la resolution du probleme thermique qui conditionne la resolution du probleme mecanique en raison de la forte thermodependance du comportement rheologique de la matiere. Malgre le caractere tres severe des conditions de mise en forme a chaud des metaux et alliages (temperatures pouvant atteindre 1200\c et contraintes mecaniques tres elevees), et contrairement a la majorite des etudes qui ont ete menees sur ce theme, nous avons mis au point une methodologie experimentale permettant une mesure precise et sensible de l'evolution spatio-temporelle de la resistance thermique de contact (rtc) a l'interface piece-outil de forgeage. La procedure experimentale consiste a deformer une piece cylindrique au moyen d'une presse industrielle ; la temperature initiale de la piece etant nettement superieure a celle de l'outillage (forgeage a chaud = forgeage non isotherme). L'identification de la rtc s'effectue par technique inverse non lineaire pendant la periode de sejour de la piece sur l'outil et pendant la phase de deformation. Une campagne de mesure a ete realisee au laboratoire de thermocinetique de l'isitem et quatre autres ont ete menees chez differents industriels (snecma, fortech, creas, aubert & duval). A partir d'une centaine d'ecrasements, nous avons pu etudier l'influence de nombreux parametres de forgeage sur l'evolution spatio-temporelle de la rtc. Parmi les principaux parametres de forgeage on peut citer : la nature de la piece forgee et de l'outil de forgeage, leur temperature initiale respective, la vitesse et le taux de deformation et la qualite de l'interface de contact (presence ou non d'oxyde ou de lubrifiant). Ces nombreux resultats experimentaux ont ensuite facilite la comprehension des mecanismes de deformation des asperites a l'interface de contact ; deformations qui sont a l'origine de l'accroissement de la surface reelle de contact piece-outil de forgeage. Fort de cette analyse et en s'inspirant de la formulation mathematique de modeles theoriques representatifs de la rtc dans le cas d'un contact statique, nous avons finalement propose un modele de liaison thermique pour le contact piece-outil de forgeage.


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  • Détails : 146 p.
  • Annexes : 63 ref.

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