Effet thermique de la mise en forme - Théorie et phénomènes volumiques

Sommaire

1. Bilan énergétique de la mise en forme

1.1 Équations mécaniques et thermiques d’un écoulement plastique et conséquences

1.1.1 Équations de l’écoulement

1.1.2 Analyse qualitative des problèmes thermiques

1.2 Conditions aux limites et conséquences

1.2.1 Les divers mécanismes de transfert superficiel

1.2.2 Conséquences sur l’évolution thermique avant ou après mise en forme

1.3 Phénomènes déterminant le champ de température et méthodes de résolution

1.3.1 Nature des phénomènes et linéarisation des équations

1.3.2 Régimes thermiques des outillages et de la peau des pièces.

2. Température au cœur de la pièce et couplages thermomécaniques

2.1 Cas des écoulements rapides : couplages adiabatiques

2.1.1 Déformation adiabatique

2.1.2 Nombre de Fourier dans les divers procédés

2.1.3 Couplages thermomécaniques faibles : cas d’écoulements continus et semi-continus.

2.1.4 Couplage thermomécanique fort : cas des déformations à froid.

2.2 Compétition entre convection et conduction : cas du filage à chaud

2.2.1 Observations expérimentales

2.2.2 Modèle thermique du filage

2.2.3 Conséquences thermomécaniques

3. Annexe : caractéristiques thermophysiques des aciers et autres alliages

4. Conclusion

Pour en savoir plus

Sous la pression économique actuelle, l'industrie de la mise en forme doit améliorer la qualité de ses produits tout en abaissant leur prix de revient. Pour faire face à ces contraintes, le praticien doit analyser et optimiser non seulement les aspects mécaniques des opérations de mise en forme mais aussi, et de plus en plus, leurs aspects thermiques. En effet, toute opération de mise en forme, qu'elle soit « à chaud », « à froid » ou « à tiède », fait intervenir la température : la déformation plastique échauffe la pièce à cœur ; à cet échauffement vient s'ajouter sur une partie de la surface de la pièce et de l'outil un échauffement induit par le glissement du métal sur l'outil. Dans les opérations de mise en forme à chaud comme le filage, le laminage ou le forgeage, les gradients de température entre la pièce chaude et l'outil plus froid induisent un refroidissement superficiel de la pièce et, corrélativement, un échauffement superficiel de l'outillage ; des phénomènes...