Présentation
EnglishRÉSUMÉ
La maîtrise du procédé de formage à grande vitesse impose la connaissance des paramètres de frottement, qui peuvent selon le cas s’avérer favorable ou défavorable à la mise en forme. Dans le laminage, il permet à l’outil d’entraîner le matériau ; par contre, dans l’usinage ou le tréfilage, ce frottement, responsable de défauts de surface des pièces, est réduit au maximum. Sur la base des lois de frottement et de la loi de comportement du matériau, il est possible d’établir une méthodologie permettant de déterminer un coefficient de frottement entre un outil et un matériau, ceci pour différents lubrifiants et types de sollicitations.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Marc MANTEL : Docteur en métallurgie, Responsable du Département Mise en forme des aciers au Centre de Recherches d’Ugitech
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Christophe VACHEY : Département Mise en forme des aciers du Centre de Recherches d’Ugitech
INTRODUCTION
Ce document doit se lire à la suite du dossier qui traite de la détermination d’une loi de comportement par simulation numérique.
La connaissance des paramètres de frottement est fondamentale pour la maîtrise de l’opération de formage à grande vitesse. Le rôle du frottement dans les procédés de mise en œuvre à grande vitesse peut être positif ou négatif. Lorsque l’un des outils est moteur, comme dans le laminage, alors le frottement est nécessaire pour engager et entraîner le produit dans l’emprise. Lorsque l’outil n’est pas moteur comme pour le tréfilage ou l’usinage, alors le frottement est parasite et il entraîne une augmentation des efforts et de la température de l’outil, des défauts de surface voire la rupture du produit pour le tréfilage, ainsi qu’une usure accélérée de l’outillage. Nous décrivons une méthodologie pour déterminer un coefficient de frottement entre un outil et un matériau pour différents lubrifiants et types de sollicitation. En utilisant la loi de comportement du matériau, ainsi qu’une loi de frottement, et en soumettant le matériau à des essais rhéologiques proches des conditions de formage, on peut déterminer le coefficient de frottement en simulant par un calcul numérique l’essai de déformation.
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9. Évolution des paramètres de frottement
Lors des premières simulations, la valeur du coefficient de frottement a été supposée constante durant toute la durée de l’écrasement. Ce choix a été motivé par la volonté de simplifier les calculs.
Comme cela est apparu après les premières frappes, il semble que le coefficient de frottement soit faible pour des faibles énergies de frappe et s’amplifie avec l’énergie jusqu’à atteindre une valeur limite. Au départ, la lubrification est uniforme, puis, l’écrasement augmentant, on peut supposer que la lubrification se fera de manière plus hétérogène, donnant lieu à un phénomène de piégeage d’huile ou au contraire, de fuite d’huile sous l’effet de la température et de la pression. Il nous a donc semblé judicieux de simuler un coefficient de frottement variable, plutôt que fixe. Le logiciel Forge3 permet de faire évoluer le coefficient de frottement en fonction de différents paramètres. Il nous a semblé intéressant d’augmenter le coefficient de frottement lorsque la température augmente, et de faire varier ce coefficient suivant une coordonnée spatiale perpendiculaire à l’axe du lopin frappé. La figure 13 présente les différentes variations utilisées où le frottement est supposé plus important au centre de l’échantillon que sur les bords. On remarque que, malgré les différences importantes concernant les lois d’évolution du frottement, les surfaces obtenues sont identiques.
Une fois encore, malgré des lois d’évolution assez différentes, la surface finalement obtenue est très proche de celle résultant d’une simulation avec un coefficient de frottement fixe. Cela signifie qu’il est possible de simuler un comportement, proche de ce qu’il doit être en réalité, à l’aide d’un coefficient de frottement moyen constant sur toute la durée de l’expérience. Ceci ne vaut bien sûr que pour le paramètre étudié ici, à savoir la géométrie, mais serait probablement faux pour d’autres paramètres comme la température locale ou les efforts instantanés.
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BIBLIOGRAPHIE
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