Modélisation du comportement du rechargement Stellite-6 déposé par PTA dans les outillages de forge

par Walid Fekih Ahmed

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Hervé Bonnefoy et de Alain Lodini.

Soutenue en 2010

à Reims .


  • Résumé

    Ce travail de recherche contribue à décrire le comportement et à prédire la durée de vie en fatigue des matrices de forgeage à chaud rechargées en stellite 6 par le procédé PTA (plasma à arc transféré). Un plan d’expérience a été déployé afin de fournir une configuration optimale des paramètres du procédé PTA garantissant un rechargement de bonne qualité. Une étude métallurgique du Stellite 6 a permis de mettre en évidence la présence de carbures et un mode de rupture majoritairement fragile. L’étude et l’identification du comportement mécanique et de l��endommagement du rechargement (Stellite 6) et du substrat (X38CrMoV5) ont été menées dans la gamme de température de service de l’outil. Le modèle de comportement viscoplastique a été implémenté dans le code de calcul Abaqus via les routines UMAT et VUMAT. La validation de ces intégrations numériques est effectuée à travers des cas tests de chargement cyclique isotherme et anisotherme. Une étude d’un cas industriel d’un poinçon rechargé en stellite 6 sollicité à la fatigue thermique a été simulée sur Abaqus. La comparaison des résultats obtenus par la simulation numérique et par ceux obtenus par la mesure des contraintes résiduelles montre une bonne corrélation

  • Titre traduit

    Experimental analysis and numerical modeling of the Stellite-6 coating behavior deposited by PTA for hot forging tools


  • Résumé

    This work is a contribution to the description of the behavior and the assessment of the fatigue life of hot forging tool hardfaced by Stellite 6 deposed by PTA (Plasma Transferred Arc) process. A design of experiments was used to provide the optimal PTA process parameters ensuring a high hardfacing quality. A metallurgical study of Stellite 6 hardfacing was allowed to highlight the presence of carbides and a predominantly brittle failure mode. Study and identification of coating (Stellite 6) and substrat (X38CrMoV5) mechanical behaviour and damage model was performed in the temperature range of the tool service. The visco-plastic constitutive model was implemented into a finite element code ABAQUS via UMAT and VUMAT routines. The validation of these numerical integrations is carried out through isothermal and anisothermal cyclic loading test cases. Finite element method is used to calculate the stress distribution in a punch hardfaced by Stellite 6 exposed to thermal fatigue. A comparison of evaluation of residual stresses results by ultrasonic technique shows a good agreement with results of FEM calculation that validates the numeric modelling

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  • Détails : 1 vol. (196p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.171-176

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
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