Thèse en cours

Enchainement de procédés de mise en forme à chaud de tôles métalliques. Application à la réalisation de pièces complexes en alliages légers (AA5xxx et TA6V)
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Auteur / Autrice : Wardi Makhloufi
Direction : Philippe Dal SantoIdriss Tiba
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Mécanique
Date : Inscription en doctorat le 01/11/2020
Etablissement(s) : Paris, HESAM en cotutelle avec Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers Campus d'Angers
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAMPA - Laboratoire Angevin de Mécanique, Procédés et InnovAtion
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)

Mots clés

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Résumé

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1-Contexte scientifique: L'emboutissage, le formage superplastique (sous pression gazeuse), l’expansion hydraulique et le formage incrémental sont des procédés utilisés pour la mise en forme de tôles. Ils sont largement exploités dans les industries automobile et aéronautique. Ces procédés sont également applicables à la production de pièces de différentes formes et de différentes dimensions allant des très petits composants dans les industries électriques et électroniques à des pièces de dimensions de plusieurs mètres dans les autres secteurs de l'industrie. A chaud, ces procédés ont par ailleurs une forte valeur ajoutée car ils permettent la mise en forme des alliages difficilement formables à froid. L’inconvénient de ces procédés à chaud est un temps de cycle plus long que le cycle à froid. Le formage des matériaux en feuille à froid comme à chaud se caractérise par la déformation plastique de la tôle. Dans le cas de l’emboutissage et le formage incrémental à froid, il peut être nécessaire de réaliser le cycle de mise en forme en plusieurs étapes avec des recuits intermédiaires afin d’éviter les ruptures lors du formage. On peut également utiliser plusieurs géométries d’outillage de complexité croissante pour amener la tôle à se déformer progressivement. Les tendances actuelles privilégient l’enchainement de procédés élémentaires plus aisément maîtrisables. La difficulté étant de garantir la fiabilité du chainage des différentes opérations. Les principales variables de ces techniques sont : : 1.Le nombre de passes nécessaires à froid pour obtenir la forme finale désirée. 2.La géométrie des différents outils. 3.La cinématique des outils durant la phase de formage. 4.La lubrification de la surface de contact outil/ tôle. 5.Le comportement de la machine. 6.Le comportement du matériau. 7.Les principes physiques de mise en forme. 2- Problématique et objectifs du travail: Il est bien connu que la mise au point d’un processus de formage par déformation plastique demande le plus souvent de multiplier les essais et les expériences. Cette démarche bien que nécessaire se heurte avec le coût engendré par la confection des outils pour réussir le premier prototype et le temps qu’elle demande. Cela conduit très souvent à la compétitivité de l’entreprise qui est demandée de proposer des solutions respectant les délais tout en étant fiables et à moindre coût. De ce fait, la réduction du nombre d’essais devient une nécessité sachant que les simulations numériques peuvent se substituer aux expériences qui font intervenir de nombreux paramètres. En effet, les procédés de formage mettent en exergue un certain nombre de problèmes de variabilité liés entre autres à une forte sensibilité au comportement (écrouissage, anisotropie), aux conditions de contact outil/flanc et aux conditions thermiques. La fiabilité des prévisions numériques dépend de la justesse des modèles de comportement utilisés pour simuler un processus de formage. Dans le cas des métaux en feuille destinés à des opérations de formage à chaud, les modèles de plasticité couplés à la température et à l’endommagement s’imposent. L’étape d’identification des modèles de comportement retenus est essentielle à travers des essais de caractérisation. Cette étape devra être suivie par une étape de confrontation entre résultats expérimentaux et prévisions numériques sur des cas réels de processus de formage. C’est dans ce contexte où se place le sujet de thèse proposé. Notre objectif consiste à mettre en œuvre 1. Une démarche d’identification du comportement thermomécanique avec endommagement d’un alliage d’aluminium et d’un alliage de titane 2. Une modélisation numérique de la mise en forme des alliages dont le comportement a été identifié et permettant l’enchainement de procédés élémentaires. 3. L’application de ces protocoles à la mise en forme de pièces complexes.