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Résumé thèse Olivier BARRAU

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Étude du frottement et de l'usure d'acier à outils de travail à chaud

 

Olivier BARRAU - 14 décembre 2004

Dans toutes les opérations de mise en forme, le frottement joue un rôle déterminant sur la qualité des produits obtenus. La durée de vie des outillages est limitée par les endommagements qui se développent en surface. Ce travail constitue une contribution visant à décrire le comportement et prédire l'usure en frottement d'acier pour outil de travail à chaud. Pour y parvenir, la méthodologie suivie s'articule autour de trois parties complémentaires.

Un premier travail expérimental a permis de mettre en évidence les mécanismes pilotant l'usure à chaud de l'acier à outils. L'influence de la température d'essai, de la géométrie des éprouvettes et de l'état de surface de l'acier à outils (présence d'une couche de nitruration) sur le frottement et l'usure a été étudiée. Un cycle d'endommagement a alors été imaginé où la déformation plastique de la surface du pion pilote l'usure par perte de côte.

Une étape de validation des hypothèses conduisant au cycle d'endommagement a été menée. Cette validation s'appuie sur de nombreux travaux bibliographiques et un travail expérimental complémentaire. L'étude expérimentale a mis en évidence le rôle de la charge appliquée et de la température sur la déformation plastique. La ductilité de l'acier a été estimée en traction et en torsion à chaud. De plus, des essais interrompus ont permis de construire une cinétique d'usure des pions.

Enfin, un modèle d'endommagement a été identifié. Ce modèle s'appuie sur un critère de rupture par effet rochet. Cela traduit un cumul de la déformation plastique à la surface du pion avant l'émission de débris. Une modélisation numérique du frottement a été nécessaire pour accéder à tous les paramètres du modèle d'usure. Les prédictions fournies par le modèle ont été comparées aux résultats obtenus lors des essais interrompus.