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Auteur(s)
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Pierre MONTMITONNET : Ingénieur de l’École Centrale de Paris - Docteur ès Sciences - Chargé de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique CNRS - Responsable adjoint de groupes de recherches au Centre de Mise en forme des Matériaux (CEMEF) de l’École des Mines de Paris
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Lire l’articleINTRODUCTION
Comme pour la plupart des autres techniques métallurgiques, on a su laminer bien avant que la moindre esquisse de théorie ne vienne expliquer pourquoi on peut laminer. Il n’en reste pas moins que le laminage a fait et continue de faire l’objet d’un nombre considérable de travaux. Certains visent à une compréhension plus poussée des phénomènes thermomécaniques du système laminoir‐ produit ; d’autres s’attachent plus prosaïquement à la solution de problèmes plus immédiats qui se posent sur la machine. C’est de la convergence des deux approches que naissent les progrès réels.
Pourquoi des modèles théoriques ? Pour comprendre comment s’écoule le métal dans un entrefer qui peut être fort complexe géométriquement parlant. Mais surtout pour prédire l’évolution, durant la déformation, des paramètres importants pour la qualité du produit, ou pour la conduite du laminoir ; en un mot, être utiles à l’ingénieur pour élaborer le meilleur produit au moindre coût.
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6. Conclusion
Commençons par récapituler quelques résultats synthétiques. Un point important est que la mécanique du laminage à chaud en termes d’écoulement (forme d’extrémités, élargissement) ou en termes de répartition des contraintes de contact, est essentiellement liée à la géométrie de l’opération ; la rhéologie ne joue qu’un rôle secondaire, à travers surtout la sensibilité à la vitesse (m ). Cela n’empêche pas que, au degré de précision demandé aujourd’hui, la prise en compte fine de la rhéologie est indispensable.
Le second point est l’importance des phénomènes thermiques, ce qui ne surprendra pas les praticiens. Même si nous n’en avons pas abordé ici tous les détails, il apparaît que des évolutions thermiques très amples et très rapides, avec de forts gradients, se produisent. Leur importance se fait sentir tant pour l’écoulement du métal, que par ses conséquences sur sa structure et ses qualités métallurgiques.
Des différentes méthodes de calcul survolées, nous retiendrons plusieurs points importants.
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La méthode des tranches (méthode de Sims par exemple) doit être limitée aux produits minces au sens que nous avons défini. Elle donne alors une bonne approximation de l’effort et du couple, si les données physiques (frottement, rhéologie) sont correctes. Mais elle ne dit rien de l’évolution géométrique.
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Pour ces produits minces, on peut bâtir des champs de vitesse (non présentés ici) qui donnent de bonnes approximations par la méthode de la borne supérieure, mais sans apporter de « plus » par rapport à la méthode des tranches. L’apport de la MBS se fait sentir pour les produits plats plus épais, mais avec des limitations (calcul de l’élargissement).
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Enfin, la méthode des éléments finis s’impose comme la technique générale qui va connaître un développement considérable dans la pratique des prochaines années. Déjà, la plupart des grandes entreprises sidérurgiques se sont dotées, ou vont le faire, de tels moyens. L’universalité des géométries traitables, la possibilité de prendre en compte toutes les finesses de la rhéologie, trouvent leur contrepartie dans le coût informatique très élevé de ces codes en 3D....
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FAU (F.), BUESSLER (P.), QUAN (C.H.), BERTRAND (C.) - Simulation of rolling by plasticine (Simulation du laminage par plasticine) - . In Proc. « Modelling of metal forming processes » (modélisation des procédés de mise en forme), Éd. J.L. Chenot et E. Oñate, 345 p., Kluwer Academic (NL) (1988).
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(2) - HELMI (A.), ALEXANDER (J.M.) - Geometric factors affecting spread in hot flat rolling of steel (Facteurs géométriques conditionnant l’élargissement en laminage à chaud d’acier à la plate). - J. Iron Steel Inst. 206, 11, p. 1110-1117, 2 tabl., 16 fig., bibl. 6 réf., Iron and Steel Institute (GB), nov. 1968.
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(3) - SIEBEL (E.) - Die Formgebung in bildsame Zustande (Mise en forme à l’état plastique). - 91 p. (1932).
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(4) - EL KALAY (A.K.E.H.A.), SPARLING (L.G.M.) - Factors affecting friction and their effect on load, torque and spread in hot flat rolling (Des facteurs affectant le frottement, et de leur effet sur la force, le couple et l’élargissement en laminage à plat d’acier à chaud). - J. Iron Steel Inst. 206, 2, p. 152-163, 3 tabl., 13 fig., bibl. 7 réf., Iron and Steel Institute (GB), fév. 1968.
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