Analyse thermomecanique des degradations d'outillages de forge a chaud a l'aide de la simulation numerique

par DOMINIQUE KIRCHER

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Alain Lodini.

Soutenue en 1999

à Reims .

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  • Résumé

    L'objectif de ce travail est de montrer dans qu'elles mesures les possibilites actuelles de la simulation numerique peuvent aider a apprehender les cinetiques de degradations d'usure et de fatigue thermique des outillages de forge a chaud. Cette these a permis de synthetiser les differents phenomenes mis en jeu dans ces types de degradations ainsi que les lois qui leur sont associees. A partir d'expertises sur un outillage industriel de reference, et de la simulation numerique de l'operation de forgeage, il a ete possible de definir : - trois zones particulieres de l'outillage a, b, et c ou les degradations principales sont respectivement la fatigue thermique, l'usure douce, et l'usure severe ; - la concomitance de l'usure et de la fatigue thermique dans les zones b et c, ainsi que leurs interactions possibles ; - les domaines de sollicitations imposees a la fois sur la piece forgee et sur ces parties de l'outillage. Ces domaines definissant les plages dans lesquelles doivent etre identifies les coefficients des differentes lois de degradation. Des essais de tribologie a chaud, d'ecrasement de cylindres et d'anneaux entre tas plats, de fatigue oligocyclique a chaud, de torsion a chaud, de fatigue thermique, et des methodes adaptees d'identification par analyse inverse, ont permis la determination de l'ensemble des coefficients des lois, ainsi que l'estimation des conditions aux limites (thermique, mecanique et tribologique) necessaires aux simulations numeriques. Les calculs numeriques, realises dans ces conditions bien definies, ont montre la pertinence des modeles utilises et ont permis de mettre en evidence : - la predominance de l'energie dissipee par frottement dans les phenomenes de flashs thermiques ; - la grande disparite des flux de chaleur penetrant dans l'outillage suivant la zone concernee et la phase de forgeage ; - les profondeurs thermomecaniquement affectees suivant le cycle thermique ; - la necessite de prendre en compte d'autres mecanismes que l'abrasion simple pour predire l'usure dans le conge de raccordement de la bavure de l'outillage, en particulier l'erosion. Enfin, ce travail permet d'entrevoir des solutions materiaux ou process permettant d'ameliorer la tenue a la fatigue thermique ou a l'usure des outillages de mise en forme a chaud.


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Informations

  • Détails : 160 p.
  • Annexes : 60 ref.

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
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