Présentation
Auteur(s)
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Ridha HAMBLI : Maître de Conférences - Institut des Sciences et Technique de l’Ingénieur d’Angers - Lasquo
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Alain POTIRON : Professeur Émérite de l’Université d’Angers - Laboratoire Procédés Matériaux Instrumentation - Centre d’enseignement et de recherche d’Angers de l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le travail des tôles est, après l’usinage, le procédé de fabrication le plus utilisé dans les industries mécaniques. Parmi tous les processus industriels de mise en forme par déformation plastique, le découpage des tôles est une opération particulière car contrairement à l’emboutissage et au pliage par exemple qui ont pour but de modifier plastiquement la forme de la tôle, le découpage sollicite celle-ci jusqu’à la rupture finale. Durant l’opération, le matériau subit des sollicitations complexes dont la modélisation est souvent non linéaire et avant rupture finale, le matériau est soumis à des phénomènes d’endommagement et de propagation de fissures. On conçoit ainsi toute la difficulté qu’il y a à prédire correctement l’évolution dans le temps des phénomènes de découpage, d’autant plus que divers paramètres mécaniques et métallurgiques contribuent à la modification du comportement de la tôle tels que :
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l’écrouissage et l’endommagement qui caractérisent la résistance du matériau et sa dégradation sous charge jusqu’à la rupture finale ;
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la morphologie métallurgique (formes et tailles des grains), la texture cristallographique et les structures du matériau qui évoluent au cours de l’opération.
Tous ces facteurs influent sur la qualité de la pièce fabriquée. Par exemple, l’état d’écrouissage et d’endommagement du bord découpé aura ultérieurement une grande influence sur la tenue en fatigue des pièces en service.
Pour la description mathématique de la déformation plastique des métaux, le lecteur pourra consulter l’article [M 590]. L’article [M 610] décrit par ailleurs les phénomènes d’endommagement et de rupture en mise en forme.
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- Version courante de juin 2012 par Ridha HAMBLI
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Découpage des tôlesArticle inclus dans l'offre
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8. Conclusion
La simulation numérique du découpage des tôles sur presse est un problème difficile à traiter en raison, d’une part, des approximations nécessaires, notamment lors de la prise en compte de l’endommagement et du traitement de la propagation des fissures et, d’autre part, de la complexité des calculs numériques qui doivent être conduits dans le cadre d’une formulation en grands déplacements et grandes déformations.
Les algorithmes de calcul non linéaires qui doivent être développés et les méthodes à mettre en œuvre ont montré qu’il est nécessaire de bien connaître les mécanismes qui gouvernent l’évolution du dommage du matériau à découper.
Si on ne dispose pas de remaillage, il semble que la grande distorsion de certains éléments du maillage situés dans le voisinage du jeu entre le poinçon et la matrice n’influence pas la précision du calcul, dans la mesure où les éléments distordus sont ceux dont le dommage a atteint la valeur critique de rupture et qu’ainsi, ils ne participent plus au calcul.
De toute cette étude, nous pouvons dire que le modèle de calcul par éléments finis est un outil industriel robuste et fiable permettant de traiter d’une façon générale les problèmes de découpage des métaux avec la prise en compte des phénomènes d’endommagement et de rupture.
Il est alors possible d’étudier l’influence des différents paramètres de découpe sur la qualité géométrique du bord découpé ainsi que sur les sollicitations appliquées à l’outillage afin d’optimiser le procédé.
Mis à part l’intérêt industriel de la simulation, ces modèles numériques permettent d’appréhender certains aspects de l’opération comme l’influence des paramètres liés à l’outillage et à son usure.
Des développements théoriques basés sur une approche de mécanique des milieux continus ont permis de développer un logiciel (BLANKSOFT) de prédétermination de l’opération de découpage. L’expérimentation a montré que les résultats issus des différents calculs (par éléments finis ou semi‐analytiques) sont en assez bon accord avec les résultats issus des essais de ce logiciel sur l’acier CC60, d’une part, et provenant de certaines données de références dans la littérature,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ABAQUS (H.K.S.) - Theory manual - . Version 6.2.
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(2) - ARCHARD (J.F.) - Contact and rubbing of flat surfaces - . J. Appl. Phys. 24, p. 981‐988 (1953).
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(3) - ATKINS (A.G.) - Surfaces produced by guillotining - . Phil. Mag. 4, p. 627‐641 (1981).
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(4) - ATKINS (A.G.) - Possible explanation for unexpected departures in hydrostatic tension‐ fracture strain relations - . Metal Science, p. 81‐83, févr. 1981.
-
(5) - CHOY (C.M.), BALENDRA (R.) - Experimental analysis of parameters influencing sheared‐edge profiles - . p. 101‐110, The 5th Inter. Conference on Sheet Metal, University of Twente, Netherland, 1‐3 avr. 1996.
-
(6) - CARTER (W.T.) - A model for friction in metal forming - . J. Eng. Mat. Tech. 113, p. 8‐13 (1994).
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