Pierre MONTMITONNET

Très présents dans les technologies mécaniques, les tubes, corps creux de grande longueur, englobent une très grande variété de procédés de fabrication. Parmi eux, les tubes métalliques de section simple sont obtenus par des procédés de mise en forme de grande diffusion tels que le laminage, le filage et l’étirage.

Etudiez l’analyse mécanique des contacts frottants à l’aide des modèles microplastiques bidimensionnels. Ces modélisations visent à optimiser et prévoir la durée de vie de pièces en contact subissant le phénomène de l’usure.

En procédé de formage des matériaux, le phénomène d’usure des mécanismes et des outils de fabrication ne présente que des côtés négatifs. Découvrez les modèles mathématiques qui permettent de prévoir la vitesse d’usure des pièces frottantes et ainsi de maîtriser leur durée de vie.

Quelles sont les transformations morphologiques des surfaces, les changements de leurs propriétés et l’évolution des mécanismes de contact induits par le transfert adhésif ? La théorie du troisième corps permet de construire des modèles descriptifs des phénomènes observés.

Les interactions entre les différents mécanismes d’usure mécanique, thermomécanique et physico-chimique sont complexes. Pour autant, sous effets thermiques limités, il est possible de caractériser un contact par la vitesse d’usure des pièces frottantes.

Savez-vous sur la base de quels modèles est prévue la durée de vie d’un contact flottant ou d’un outil de fabrication ? La caractérisation puis la maîtrise du phénomène de l’usure sont nécessaires, notamment la mesure de la vitesse d’usure, mais également les modes de déformation des matériaux concernés et les régimes de lubrification à envisager.

Les tubes, corps creux de grande longueur, très présents en industrie, se sont diversifiés (métaux et alliages métalliques, polymères, ciment, verres et céramiques), leurs tailles vont du nanomètre au mètre, en passant par le micromètre et l’échelle millimétrique. À une diversité de matériaux et d’usages correspond évidemment une très grande variété de procédés de fabrication. Cet article se consacre aux tubes métalliques de section géométrique simple, obtenus par des procédés de grande diffusion (laminage, filage, étirage…). La mise en forme des tubes métalliques a pour objectif de donner à un matériau-ébauche une forme précise, des propriétés mécaniques adéquates et un état de surface idoine pour l’utilisation du produit. La particularité des tubes est de comporter une surface externe et une surface interne, avec entre les deux surfaces, une paroi souvent mince.

Cet article présente quelques fondamentaux de la conception des laminoirs et des gammes de laminage à l'aide de résultats de la modélisation thermique et mécanique. Il se restreint au 2D et aux produits plats, renvoyant à la documentation pour les très importants aspects 3D et pour les produits longs. L'étude par la méthode des tranches de l'effet du diamètre des cylindres, de la réduction, des tensions de bande sur les contraintes, forces et couples, sur l'aplatissement des cylindres, éclaire les choix technologiques des différents laminoirs, fonctions des caractéristiques des produits. Il faut recourir aux éléments finis pour comprendre les hétérogénéités et leurs effets thermiques ou métallurgiques, les contraintes résiduelles, et les mesures prises pour maîtriser les défauts associés.

L'article se propose de montrer quels types de modèles sont requis pour comprendre, individuellement ou dans leurs interactions, les divers processus liés à la déformation du métal dans un laminoir, pour les optimiser, pour corriger les défauts afin de baisser les coûts. Pour ce faire, il examine les spécificités du procédé, ses enjeux, classe les défauts en géométriques, métallurgiques et de surface et liste les champs disciplinaires requis pour la modélisation. Sans en détailler la dérivation ni les équations, il analyse les hypothèses des modèles existants au regard des réalités physiques et tente de juger de leur apport pratique, avéré ou potentiel.