Article de référence | Réf : M3026 v1

Importance du frottement
Formage à grande vitesse - Lubrification et frottement

Auteur(s) : Marc MANTEL, Christophe VACHEY

Date de publication : 10 mars 2006

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RÉSUMÉ

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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Auteur(s)

  • Marc MANTEL : Docteur en métallurgie, Responsable du Département Mise en forme des aciers au Centre de Recherches d’Ugitech

  • 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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m3026


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1. Importance du frottement

Après avoir décrit dans une première partie les différents modes de mise en forme à grande vitesse des matériaux métalliques, puis indiqué dans une seconde partie comment la simulation numérique pouvait, à partir d’une loi de comportement établie sur une masse tombante, conduire à une cartographie des contraintes, déformations et température, nous allons dans cette troisième partie regarder comment cette approche par la simulation numérique peut nous permettre d’évaluer le coefficient de frottement entre les outils et le matériau . 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’outil, le niveau de frottement doit être cependant contrôlé pour ne pas créer des défauts sur le produit ou dégrader les outils. Lorsque l’outil n’est pas moteur comme dans le tréfilage ou l’usinage, alors le frottement est parasite et il entraîne une augmentation des efforts, de la température de l’outil et des produits. On constate alors des défauts de surface, voire des ruptures du produit pour le tréfilage, ainsi qu’une usure accélérée de l’outillage. Pour ces raisons, le frottement  doit être minimisé par la lubrification, qui va être fonction de paramètres mécaniques comme les écoulements du métal et tribologiques  (rugosité des surfaces en contact)…

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FELDER (E.) -   Le contact métal-outil en mise en forme des métaux.  -  Séminaire organisé à Sophia Antipolis (France), 22-26 mai 1989.

  • (2) - GEORGES (J.M.) -   Frottement, usure et lubrification.  -  CNRS et Eyrolles Éd. (2000).

  • (3) - SCHEY (J.A.) -   Friction, Lubrification and wear.  -  Tribology in metal working, American Society for metals, Metals Park, Ohio 44073 USA (1983).

  • (4) - GAVRUS (A.) et al -   Identification of the friction coefficients directly from a forging process.  -  Euromech 435, Valenciennes, France, 18-20 juin 2002.

  • (5) - BAY (N.) et al -   An empirical model for friction in cold forging, Friction and wear in metal forming.  -  Euromech 435, Valenciennes, France, 18-20 juin 2002.

  • (6) - OUDIN (J.), RAVALARD (Y.) -   Contribution à la détermination des lois de comportement des métaux...

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