Mise en forme d'aciers à l'état semi-solide : étude expérimentale et modélisation - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1992

Shaping of steels in the semi-solid state: experimental study and modeling

Mise en forme d'aciers à l'état semi-solide : étude expérimentale et modélisation

Résumé

The deformation of model alloys or light alloys in the semi-solid state is studied in the literature, with the industrial objective of direct shaping of parts "close to the dimensions" and less mechanical stress on the tools. The purpose of this thesis is to study the behavior during the deformation of partially refolded industrial steels to the semi-solid state. For this purpose, a rheological spinning test in isothermal condition up to a temperature of 1450 ° C was designed. It allows to obtain representative flows of forging operations. This test revealed two types, according to the structure of the semi-solid steel, the speed and the rate of deformation: a flow of the "total filtration" type, with ejection of the liquid phase and compaction of the aggregate formed by solid grains, a "semi-solid" type flow, with partial filtration of the liquid and flow of the semi-solid mixture. The numerical modeling of the spinning test has made it possible to determine for the semi-solid steel an order of magnitude of the rheological parameters of a homogeneous incompressible constitutive law. Analytical modeling has been developed to take into account the two-phase nature of the semi-solid material. As a first approximation, the influence of the liquid phase on the deformation forces can be neglected. During the deformation, the model shows an initial phase of densification of the porous skeleton formed by the solid phase and then a homogeneous flow phase (without densification of the material). A density map of the porous solid aggregate was calculated by a small disturbance method.
La déformation d'alliages modèles ou d'alliages légers à l'état semi-solide est étudiée dans la littérature, avec pour objectif industriel la mise en forme directe de pièces " près des cotes" et une moindre sollicitation mécanique des outillages. L'objet de cette thèse est d'étudier le comportement lors de la déformation d'aciers industriels refondus partiellement jusqu'à l'état semi-solide. A cet effet, un essai rhéologique de filage en condition isotherme jusqu'à une température de 1450° C a été conçu. Il il permet d'obtenir des écoulements représentatifs d'opérations de forgeage. Cet essai a révélé deux types, en fonction de la structure de l'acier semi-solide, de la vitesse et du taux de déformation : un écoulement de type "filtration totale", avec éjection de la phase liquide et compaction de l'agrégat formé par les grains solides, un écoulement de type "semi-solide", avec une filtration partielle du liquide et écoulement du mélange semi-solide. La modélisation numérique de l'essai de filage a permis de déterminer pour l'acier semi-solide un ordre de grandeur des paramètres rhéologiques d'une loi de comportement homogène incompressible. Une modélisation analytique a été développée pour prendre en compte le caractère biphasé du matériau semi-solide. En première approximation, l'influence de la phase liquide sur les efforts de déformation peut-être négligée. Lors de la déformation, le modèle met en évidence une phase initiale de densification du squelette poreux formé par la phase solide puis une phase d'écoulement homogène ( sans densification du matériau). Une carte de densité de l'agrégat solide poreux a été calculée par une méthode de petites perturbations.
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tel-01744212 , version 1 (27-03-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01744212 , version 1

Citer

Elisabeth Valette- Brives. Mise en forme d'aciers à l'état semi-solide : étude expérimentale et modélisation. Sciences de l'ingénieur [physics]. Ecole nationale Supérieure des mines de Paris; Ecole nationale superieure des Mines de Saint-Etienne, 1992. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01744212⟩
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