Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La maîtrise du procédé de formage à grande vitesse impose la connaissance des paramètres de frottement, qui peuvent selon le cas s’avérer favorable ou défavorable à la mise en forme. Dans le laminage, il permet à l’outil d’entraîner le matériau ; par contre, dans l’usinage ou le tréfilage, ce frottement, responsable de défauts de surface des pièces, est réduit au maximum. Sur la base des lois de frottement et de la loi de comportement du matériau, il est possible d’établir une méthodologie permettant de déterminer un coefficient de frottement entre un outil et un matériau, ceci pour différents lubrifiants et types de sollicitations.
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Auteur(s)
-
Marc MANTEL : Docteur en métallurgie, Responsable du Département Mise en forme des aciers au Centre de Recherches d’Ugitech
-
Christophe VACHEY : Département Mise en forme des aciers du Centre de Recherches d’Ugitech
INTRODUCTION
Ce document doit se lire à la suite du dossier Formage à grande vitesse- Détermination d’une loi de comportement qui traite de la détermination d’une loi de comportement par simulation numérique.
La connaissance des paramètres de frottement est fondamentale pour la maîtrise de l’opération de formage à grande vitesse. Le rôle du frottement dans les procédés de mise en œuvre à grande vitesse peut être positif ou négatif. Lorsque l’un des outils est moteur, comme dans le laminage, alors le frottement est nécessaire pour engager et entraîner le produit dans l’emprise. Lorsque l’outil n’est pas moteur comme pour le tréfilage ou l’usinage, alors le frottement est parasite et il entraîne une augmentation des efforts et de la température de l’outil, des défauts de surface voire la rupture du produit pour le tréfilage, ainsi qu’une usure accélérée de l’outillage. Nous décrivons une méthodologie pour déterminer un coefficient de frottement entre un outil et un matériau pour différents lubrifiants et types de sollicitation. En utilisant la loi de comportement du matériau, ainsi qu’une loi de frottement, et en soumettant le matériau à des essais rhéologiques proches des conditions de formage, on peut déterminer le coefficient de frottement en simulant par un calcul numérique l’essai de déformation.
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Essais de déformation3. Lois de frottement
La définition du frottement se fait en fonction des vitesses de contact. Le vecteur de cisaillement représentant les contraintes de frottement est défini par :
avec :
-
![]()
: - différence de vitesses entre les deux solides en contact
- τ :
- scission de frottement.
Cette relation exprime le fait que le frottement s’oppose toujours à la vitesse de glissement. Pour les matériaux métalliques, il est courant d’utiliser deux lois de frottement, dites loi de Coulomb et loi du frottement constant ou de Tresca.
La loi de Coulomb est la plus ancienne et considère que la valeur de l’effort de frottement est reliée à l’effort normal par un coefficient de proportionnalité, dépendant des matériaux intervenant dans le contact :
avec :
- µ :
- coefficient de frottement Coulomb
- σn :
- contrainte normale.
Il est nécessaire de limiter cette valeur, car elle ne prend pas en compte la valeur de la limite de plasticité du matériau. La scission de frottement s’exprime alors :
avec :
- τ max :
- valeur maximale de la contrainte de cisaillement que le matériau peut supporter
- p :
- pression.
Ce modèle possède une explication microscopique basée sur la déformation des aspérités et l’évolution de la surface...
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Lois de frottement
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FELDER (E.) - Le contact métal-outil en mise en forme des métaux. - Séminaire organisé à Sophia Antipolis (France), 22-26 mai 1989.
-
(2) - GEORGES (J.M.) - Frottement, usure et lubrification. - CNRS et Eyrolles Éd. (2000).
-
(3) - SCHEY (J.A.) - Friction, Lubrification and wear. - Tribology in metal working, American Society for metals, Metals Park, Ohio 44073 USA (1983).
-
(4) - GAVRUS (A.) et al - Identification of the friction coefficients directly from a forging process. - Euromech 435, Valenciennes, France, 18-20 juin 2002.
-
(5) - BAY (N.) et al - An empirical model for friction in cold forging, Friction and wear in metal forming. - Euromech 435, Valenciennes, France, 18-20 juin 2002.
-
(6) - OUDIN (J.), RAVALARD (Y.) - Contribution à la détermination des lois de comportement des métaux...
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