Modélisation de l'interface lopin/outil lors des opérations de matriçage

= Modeling of the tool/workpiece interface during die forging operations

• Auteur / Autrice : Fabrice Hélénon
• Direction : Jean-Claude Boyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaMCoS, Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Solides, UMR 5514 (INSA Lyon2003-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Éléments finis, Méthode des

Forgeage

Viscosité

Frottement

Lubrification

Résumé

Les lois classiques de frottement (Coulomb, Tresca, ) utilisées dans les codes éléments finis de simulation numérique des procédés thermomécaniques du forgeage n'incluent pas explicitement de notion sur la variation de l'aire réelle de contact lorsque la contrainte normale varie, sur le profil des aspérités et encore moins sur l'épaisseur du lubrifiant. Pour résoudre améliorer la prédiction du frottement, L. Baillet a défini un modèle de frottement basé sur la théorie de la vague plastique de Challen et Oxley avec contribution hydrostatique du lubrifiant piégé entre les vallées des aspérités. L'objectif de cette thèse a été de définir de nouveaux modèles de frottement pour une épaisseur de lubrifiant plus importante en considérant les régimes de lubrification épais et mince. Les aspérités des parois antagonistes ont été modélisées par des profils en dents de scie pour rester cohérent avec la représentation de la théorie de la vague plastique. De ce fait, ces modèles se sont basés sur la modélisation de l'écoulement du lubrifiant par une version plus générale que l'équation de Reynolds : l'équation de la mécanique des films minces visqueux de Berthe et Godet écrite dans une configuration axisymétrique. Après avoir passé en revue les différentes lois de variation des paramètres spécifiques aux lubrifiants ainsi que les différentes représentations d'aspérités rencontrées dans la littérature, les régimes isotherme et thermique de lubrification ont été étudiés. Les lubrifiants retenus ont été de type huile minérale ou de type verre selon la température de mise en forme. Les niveaux de contraintes générées à l'interface lubrifiée ont montré une certaine influence sur le comportement du lopin.

During thermomechanical bulk metal forming processes, the control of the workpiece plastic flow is made possible by the insertion of a lubricant at the tool/workpiece interface which nature varies according to the temperature of the process. The study was focused on two types of lubricants: a mineral type used when the process is done at cold temperature, the other a glass type used when the temperature is about several hundreds of degrees. Thus the objective was to simulate the behaviour of such an interface when the lubrication regime is thick and thin knowing that the roughness was represented by sawtooth profiles. So the flow of the lubricant was studied, generating stress levels generated at the lubricated interface significantly influence the workpiece behaviour. The results obtained are better than those obtained with classical friction laws.