Usure des matrices de forgeage à chaud des aciers phénomènes physiques et modélisation

• Auteur / Autrice : Karim Mahjboub
• Direction : Éric Felder
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et Génie des Matériaux
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : ENSMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nitrures

Nitruration

Usure

Résumé

Comme le montre notre revue bibliographique, l'usure des matrices en forgeage à chaud est conditionnée par le régime thermique superficiel des outils. Afin de mettre en place un schéma d'estimation de l'usure abrasive à partir du code forge2, nous avons développé une méthode de calcul directe du régime thermique établi qui est l’état dans lequel l'usure évolue. Ensuite, en utilisant un modèle d’évolution structurale et des mesures de dureté à chaud, nous estimons la dureté instantanée de la surface des outils. Cette caractéristique est intégrée dans un modèle d'usure base sur la loi d'Archard et qui prend en compte la dureté relative de la surface de l'outil par rapport à celle de la calamine qui est l'agent abrasif du système tribologique pièce / outil. La calibration du modèle est réalisée à l'aide de différents essais d’écrasement entre tas plats. Dans le cas des matrices nitrurées, nous présentons une méthode de détermination du gradient de dureté à différentes températures (20-700\c) à l'aide de mesures de dureté à forces croissantes. Cette méthode est appliquée à l'acier a outil z38cdv5 nitrure. Par ailleurs, nous mettons en place une procédure expérimentale originale qui permet de simuler l'endommagement des outils de travail à chaud en deux étapes : on procède à un changement des propriétés des couches de surface a l'aide d'une opération d'indentations cycliques à chaud entrecoupées de refroidissements, puis l’échantillon en matériau à outil ainsi transforme est usé à différentes températures. Cette démarche, permettra de tenir compte dans le modèle de différents autres facteurs (faiençage, déformation plastique). Notre approche est enfin confrontée à différentes situations industrielles. Pour chacune d'elle, nous présentons une expertise des matrices utilisées et une exploitation du schéma de calcul de l'usure couple à une modélisation de l’opération par le code de simulation forge2. Ceci permet de valider le modèle en précisant ses limites d'application.