Laminage - Analyse thermomécanique 2D et application aux produits plats

Les laminoirs présentent une très grande diversité. La raison est que les produits laminés forment eux-mêmes des familles très différentes par leurs géométries (produits longs et produits plats, tubes, anneaux…), leurs dimensions (de la tôle épaisse pour construction navale à la feuille mince aluminium pour usage alimentaire), par les métaux et alliages utilisés (il en est peu qui ne soient laminés), les températures bien sûr (laminage à froid, chaud, et le chaud de l'aluminium n'est pas celui des aciers). Cela conduit à une diversité d'efforts, de domaines de température, de précisions requises qui demande évidemment des outils et des machines très différentes.

Au-delà de ces différences, le comportement de tous ces produits laminés et le comportement des laminoirs suivent des lois immuables, celles de la déformation plastique des métaux, celles de la déformation élastique des structures et celles des transferts thermiques. L'ambition de ce texte est de mettre en évidence les traits communs à toutes les opérations de laminage conférés par ces lois universelles, tout en montrant comment ces lois physiques, répondant chacune à leur façon aux échelles de taille et aux échelles de temps présentes dans les laminoirs, conduisent à des comportements très typés.

Nous détaillons donc des résultats sur la mécanique et la thermique du laminage de produits plats exclusivement, car plus simples à analyser, donc plus pédagogiques. Nous les comparons à la pratique, nous montrons comment divers types de modèles permettent de passer d’une vision générale du procédé à un regard plus intime sur le comportement de ce système complexe. L’objectif est d’expliquer pourquoi on choisit tel type de cage pour une opération de laminage donnée, comment l’imbrication de considérations économiques et d’arguments techniques conduit à la conception d’une gamme différente pour des métaux différents, et comment ces choix conditionnent ensuite la qualité des produits. Au-delà de la technique immédiate, on rend plus concret le choix d’une modélisation adaptée à un objectif donné. In fine, on souhaite faire ressortir un état des lieux de la connaissance théorique et des méthodes de modélisation utilisées pour faire progresser les procédés de laminage.

Un glossaire, un tableau de symboles et un tableau d'indices sont présentés en fin d'article.