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RÉSUMÉ
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.
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Pierre MONTMITONNET : Ingénieur de l’École centrale des arts et manufactures, Docteur ès sciences - Directeur de recherches au CNRSCentre de mise en forme des matériaux (CEMEF)École des mines de Paris
INTRODUCTION
Cet article fait suite à l’article Laminage- Objectifs et modélisation. Ce dernier analysait les besoins de modélisation à travers les problèmes rencontrés dans la pratique du laminage et mettait en regard les options de modélisation disponibles. Ici, nous détaillons des résultats sur la mécanique et la thermique des diverses opérations de laminage, nous les comparons à la pratique, nous montrons comment divers types de modèles permettent de passer d’une vision générale du procédé à un regard plus intime sur le comportement de ce système complexe. L’objectif est d’expliquer pourquoi on choisit tel type de cage pour une opération de laminage donnée, comment l’imbrication de considérations économiques et d’arguments techniques conduit à la conception d’une gamme différente pour des métaux différents, et comment ces choix vont ensuite conditionner la qualité des produits. Au-delà de la technique immédiate, on rend plus concret le choix d’une modélisation adaptée à un objectif donné. In fine, il doit en ressortir un état des lieux de la connaissance théorique et des méthodes de modélisation dont on se sert pour faire progresser les procédés de laminage.
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VERSIONS
- Version courante de juin 2016 par Pierre MONTMITONNET
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Résultats des modèles d’emprise bidimensionnels (méthode des tranches)Article inclus dans l'offre
"Mise en forme des métaux et fonderie"
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1. Facteurs de forme géométriques et état mécanique
Nous avons souligné dans l’article Laminage- Objectifs et modélisation que l’essentiel des gradients des variables mécaniques était géré par les rapports entre trois dimensions : la longueur de l’emprise L, la largeur w et l’épaisseur h du produit. Ce premier paragraphe concrétise cette affirmation.
1.1 Influence du rapport L / sur l’homogénéité des contraintes et déformations et sur les contraintes résiduelles
Dans un premier temps, nous allons nous placer en déformation plane (x, z), sans élargissement. Cette vision n’a de sens que pour le laminage de produits plats.
HAUT DE PAGE1.1.1 Observations expérimentales
Intéressons-nous aux contraintes, sous l’angle de l’expérience. La méthode de mesure la plus courante consiste à implanter des capteurs de contraintes dans le cylindre, sous la forme d’aiguilles qui affleurent à sa surface comme le montre la figure 1 (d’après ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Al SALEHI (F.A.R.), FIRBANK (T.C.), LANCASTER (P.R.) - An experimental determination of the roll pressure distributions in cold rolling (Détermination expérimentale des distributions de pression sur les cylindres en laminage à froid) - . Int. J. Mech. Sci., 15, p. 693-710 (1973).
-
(2) - JESWIET (J.), CAO (X.K.) - The effect of aspect ratio upon friction and normal forces in strip rolling (L’effet du rapport de forme de l’emprise sur le frottement et les forces normales en laminage de tôles) - . J. Mater. Process. Technol. 45, p. 99-104 (1994).
-
(3) - CRANE (F.A.A.), ALEXANDER (J.M.) - Slip Line Field and deformation in hot rolling of strip (Champs de lignes de glissement en laminage à chaud de tôles) - . J. Inst. Metals, 96, p. 289 (1968) .
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(4) - KUBIE (J.) - Le test de bipoinçonnement - . Thèse, École des Mines de Paris (1980).
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(5) - ISHIKAWA (T.), TOZAWA (Y.), NAKAMURA (M.), KATO (T.), KATO (N.) - Distribution of rolling pressure measured under various rolling conditions (Distribution de pression de laminage sous diverses conditions) - ....
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