Simulation physique des procédés de mise en forme : théorie et pratique

1 - Description du procédé

• 1.1 - Principe
• 1.2 - Historique de la simulation
• 1.3 - Objectifs de la simulation

2 - Définition des conditions de simulation

• 2.1 - Conditions de simulation et règles de similitude
  Figure 1 - Module d’Young d’une pâte EMI en fonction de la vitesse de déformation Figure 2 - Évolution de la contrainte d’écoulement avec la température (pâte EMI)
• 2.2 - Rhéologie des pâtes à modeler et essais rhéologiques
  Figure 3 - Principe du test de bipoinçonnement Figure 4 - Courbe force-déplacement typique en bipoinçonnement Figure 5 - Principe du test de compression
• 2.3 - Simulation et frottement
  Figure 6 - Test de bipoinçonnement pour la caractérisation du frottement Figure 7 - Principe du test de l’anneau Tableau 1

3 - Pratique de la simulation

• 3.1 - Matériaux de simulation
  Figure 8 - Influence de la concentration en silicone sur K et m Figure 9 - Évolution du coefficient d’écrouissage n avec le rapport de filage λ Figure 10 - La préparation des lopins par filage induit un « écrouissage » Tableau 2
• 3.2 - Techniques de préparation
  Figure 11 - Organigramme des différentes techniques de préparation des lopins Figure 12 - Schéma de préparation des lopins parallélépipédiques ou cylindriques par laminage Figure 13 - Différentes étapes de la préparation des lopins Figure 14 - Loi d’écrouissage de la pâte « Pierre Humide » pour différents modes de fabrication Figure 15 - Choix du sens d’empilement des tôles Figure 16 - Simulation de l’usinage : choix du mode d’empilement des plaques de pâtes Figure 17 - Schéma de préparation des lopins par refusion
• 3.3 - Techniques de marquage
  Figure 18 - Visualisation des lignes d’écoulement et des zones mortes en filage axisymétrique au cœur du lopin Figure 19 - Influence du mode de lubrification sur un essai d’écrasement (50 %) Figure 20 - Étude de l’évolution de la déformation d’un lopin bicolore (forgeage d’un planétaire à dentures) avec marquage vertical Figure 21 - Étude de la gamme de forgeage d’un planétaire à dentures Figure 22 - Comparaison simulation bicolore/fibrage réel Figure 23 - Exemples de marquages au stylo bille, en surface de lopins d’écrasement, mettant en évidence « le bombé » en cas de frottement fort (talc et papier de verre) et l’étalement des surfaces de contact lors d’une bonne lubrification (gel) Figure 24 - Schéma de marquage sur une demi-partie du lopin et simulation de l’usinage (échelle très dilatée) Figure 25 - Simulation de matriçage à chaud d’une nervure en alliage léger Figure 26 - Lopins marqués par rainurage régulier avant forgeage Figure 27 - Étude de l’influence de la lubrification sur les écoulements avant et arrière en extrusion mixte Figure 28 - Évolution des écoulements suivant l’angle de la filière Figure 29 - Simulation du matriçage d’une nervure en alliage d’aluminium Figure 30 - Photo d’un maillage en damier. Visualisation de la zone morte en poinçonnement simple Figure 31 - Photo de la presse à filer « les fils en pâte à modeler » et de la planeuse rainureuse Figure 32 - Exemple de lopins marqués en volume avec des petits fils en pâte à modeler (compression simple entre tas plats)
• 3.4 - Marquages spéciaux
  Figure 33 - Carte d’écrouissage obtenue par le calcul des déformations minimales à partir des maillages relevés sur les lopins de compression de la figure Figure 34 - Caractéristiques du cylindre représentant l’inclusion ; schéma de déformation de l’ellipse Figure 35 - Schémas du mode de fabrication Figure 36 - Photo d’une inclusion molle dans une matrice dure Figure 37 - Schéma de principe du laminage transversal Figure 38 - Maquette réalisée au CEMEF : laminage transversal Figure 39 - Schéma d’un lopin avec noyau central Figure 40 - Préparation d’un lopin avec noyau central Figure 41 - Opération de cofilage Figure 42 - Préparation du lopin avec 9 fils centraux
• 3.5 - Conclusion