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Résumé de thèse Guy Léon KAZA

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Contribution à l'étude de la résistance thermique de contact et à sa modélisation à travers l'écrasement de l'interface tôle/outil dans la mise en forme à chaud de tôles d'acier

 

Guy Léon KAZA - 23 avril 2010

Nous avons mené une étude exploratoire sur l'évaluation en mise en forme à chaud de la résistance thermique de contact (RTC) tôle/outil pour mieux en appréhender les relations avec les paramètres que sont la pression et la rugosité. L'importance de la RTC dans des applications telles que l'emboutissage à chaud vient du fait qu'elle contrôle directement les échanges de chaleur et indirectement les propriétés finales des pièces.
L'étude a porté sur la faisabilité de la mesure de la RTC entre un acier à outil X38CrMoV5 et une tôle d'acier pour l'emboutissage à chaud en l'occurrence la nuance 22MnB5. Deux moyens développés au LETEE et à l'ICA-Albi ont permis d'évaluer l'influence de la pression de contact sur la RTC respectivement en régime thermique établi pour le LETEE et transitoire pour l'ICA-Albi. La gamme de pressions comprises entre 4 et 80 MPa explorées sur le moyen du LETEE a permis de mesurer une RTC qui diminue en ordre de grandeur de 2 ×10-4 à 6 ×10-52KW-1. L'étude de l'effet de la rugosité à travers deux états de surface (poli et rectifié) sur les échantillons en X38CrMoV5, a montré des valeurs de RTC légèrement plus importantes sur les échantillons rectifiés. La tendance de la RTC à diminuer quand la pression augmente, a été confirmée sur le moyen de l'ICA-Albi, soit en variations comprises entre 3.4×10-4m2KW-1 et 2.7×10-4m2KW-1 pour des pressions allant de 40 à 160 MPa. Comparativement, les valeurs obtenues sont en moyenne deux fois supérieures à celles mesurées au LETEE et les variations sont plus faibles.
La RTC a fait ensuite fait l'objet d'une modélisation en deux étapes. La première étape a porté sur la mise en place d'un modèle d'écrasement des aspérités tenant compte de leur comportement rhéologique (élastique, plastique ou élastoplastique) pour évaluer l'aire de contact. La deuxième étape a consisté ensuite à définir une relation entre la RTC et la pression de contact à partir d'un modèle prédéfini liant l'aire de contact à la RTC. À partir du modèle de conductance obtenu, la simulation du contact tôle/outil sous ABAQUSTM, nous a permis de reproduire des températures en fonction de la pression de contact, avec des écarts maximaux de 5°C par rapport aux températures expérimentales.

Mots clefs :
résistance thermique de contact, aire de contact, rugosité, aspérités.