Thèse soutenue

Développement du procédé de formage de précision d'éléments de denture pour boîte de vitesses
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Auteur / Autrice : Alain Briantais
Direction : Alain Molinari
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Metz

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La présente étude constitue une contribution à la simulation analytique et physique du forgeage de précision, appliquée à la mise en forme de pignons à denture droite. La prévision de l'effort de mise en forme en fin de forgeage, en liaison avec le degré de remplissage de l'outil, a été plus particulièrement traitée. L'approche physique, menée sur maquette avec un matériau modèle, a montré une bonne prédiction de l'écoulement global de la matière dans la gravure de l'outil. Toutefois, la mesure des efforts dans la phase ultime de remplissage est délicate à cause de l'élasticité du matériau. L'approche analytique du procédé de forgeage a alors été développée. Une première approche du problème, dans le cas isotherme, a consisté à développer une modélisation de l'effort axial de mise en forme en fin de forgeage qui intègre le critère de précision géométrique de la pièce. Mais les prévisions obtenues présentaient des écarts importants avec les résultats d'essais en grandeur réelle. Le couplage thermomécanique faible du modèle, qui prend en compte les phénomènes d'autoéchauffement de la matière en déformation et le frottement à l'interface pièce/outil, a alors permis de réduire les écarts. Avec ce dernier modèle, les résultats de simulation sont en bon accord avec nos résultats expérimentaux menés sur presse pilote. Les aspects microstructuraux du matériau pièce, ainsi que leur évolution au cours de la déformation ont également été étudiés, ce qui a contribué à mieux connaitre la loi de comportement du matériau dans le domaine du forgeage à mi-chaud et, de ce fait, à optimiser la mise en données des modèles. Enfin, nous avons complété notre étude par une modélisation de la durée de vie des outils en fonction des conditions de pression et de température à la surface des outillages. Dans le contexte industriel du formage de précision, ces modèles sont exploites en tant que moyens de pré-étude dans la conception des gammes de mise en forme de pièces par forgeage. L'application des résultats de simulation nous a permis de proposer des orientations en termes de choix métallurgiques du matériau outillage par rapport aux solutions actuelles. Ainsi, avons-nous proposé des revenus à plus hautes températures des aciers pour outillage et l'utilisation de rechargement en superalliages. Dans le cadre du développement d'un pignon estampe à chaud, la durée de vie de l'outil a ainsi été multipliée par un facteur 10