Conclusion et perspectives
Simulation numérique des traitements thermochimiques : applications industrielles

La simulation des procédés de traitements thermiques et thermochimiques a atteint aujourd’hui des niveaux de fiabilité, robustesse et accessibilité qui permettent son déploiement sur des projets industriels.

Ces résultats satisfaisants ont été obtenus grâce aux progrès des logiciels et des moyens informatiques, mais aussi grâce à l’important travail de développement méthodologique entrepris.

En termes de fiabilité, de nombreuses corrélations ont été établies, sur la base d’essais réalisés aussi bien en interne qu’en externe. Les corrélations les plus délicates concernent probablement les contraintes résiduelles, d’une part parce qu’elles restent encore aujourd’hui difficiles à évaluer expérimentalement, et d’autre part parce que les incertitudes de mesure sont importantes, de l’ordre de plusieurs dizaines de MPa dans les meilleurs des cas.

De plus, la validité des contraintes résiduelles simulées dépend directement des lois de comportement mécanique utilisées dans nos modèles. Or, il s’agit probablement là des données matériaux utilisés les moins robustes, ce qui amènera à court terme à entreprendre un important travail de caractérisation.

L’accessibilité et la robustesse des simulations repose en grande partie sur la méthodologie : les logiciels et les méthodologies ont été choisis de manière à faciliter leurs mises en œuvre, avec des délais courts et un fonctionnement robuste. Le maillage suit une méthodologie qui garantit la possibilité de pouvoir mailler rapidement n’importe quelle pièce ou charge quelle que soit sa complexité. Les calculs sont réalisés sur des clusters avec des délais de restitution de quelques heures. Enfin, SYSWELD, pour la partie mécanique du solide, s’avère être une solution robuste.

Outre les applications immédiates de ces simulations déjà évoquées, comme la mise au point et l’optimisation des procédés, une des perspectives intéressantes de ces travaux concerne l’étude de l’influence des traitements thermiques et thermochimiques sur la tenue mécanique des pièces. PSA Peugeot Citroën poursuit actuellement ses travaux sur le sujet avec notamment un axe de travail reposant sur une approche XFEM permettant de simuler la fissuration d’une denture en tenant compte du chargement, des contraintes résiduelles et du gradient de microstructure (figure ...