Vers une prédiction de la durée de vie des outils de forge à chaud par une détermination numérique du régime thermique établi et de l'usure abrasive - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Access content directly
Theses Year : 2004

Towards a prediction of tool life, during hot forging, using numerical determination of thermal steady state and abrasive wear

Vers une prédiction de la durée de vie des outils de forge à chaud par une détermination numérique du régime thermique établi et de l'usure abrasive

Abstract

In forging industry, we want to decrease production costs, in order to obtain ther cheapest rate: tool cost/workpiece. Numerical simulation permit to study feasibility using low cost developments. Nowadays, we can use numerical simulation to optimize tool shape. To increase tool life, we must take into account two main factors: wear and thermal-mechanical loads undergone by tools. In this document, we use a thermal-mechanical and a numerical formulation for a thermo-mechanical coupled problem for a complete system: tool/workpiece. The solution of this problem, permit us to simulate tool behaviour during hot forging process. CPU time increase because of this formulation, so we investigate several strategies to decrease this CPU time. We can use those strategies and after comparing them, we can notice their own advantages. For each method, user must choose between time and reliability. This document, can help user to choose the best method to solve his problem. Thanks to thermal and mechanical results obtained on the tools, we can simulate tool wear. Then finally, we implmented four different methods to simulate thermal and mechanical cycling, in order to simulate forging passes.
Dans le domaine de la forge, la problématique de la réduction des coûts de production se fait ressentir à plusieurs niveaux de la fabrication. Un point essentiel concerne la réduction du coût d'outillage par pièce forgée. La simulation numérique permet d'effectuer des études de faisabilité à coût réduit. On peut désormais utiliser la simulation numérique dans une approche d'optimisation des outillages. Pour augmenter la durée de vie des outils, il faudra prendre en compte deux facteurs essentiels: l'usure et les sollicitations thermomécaniques subies par les outils. Dans cette thèse, nous avons d'abord mis au point une formulation thermomécanique et numérique du problème thermomécanique couplé sur le système complet pièces-outillages. La résolution de ce problème multicorps nous a permis de modéliser le comportement des outils au cours du procédé de forgeage à chaud. Les temps de calculs importants générés par ce type d'approche nous ont conduit à mettre au point et à tester différentes stratégies algorithmiques pour permettre de réduire les temps de calcul. Ces stratégies sont maintenant utilisables et leur comparaison a mis en évidence leurs avantages relatifs. Il s'agira en fait dans la plupart des cas de faire un compromis entre la durée des calculs et la précision souhaitée. Les résultats présentés ici permettront aux futurs modélisateurs de faire le choix entre ces différentes méthodes. Les résultats thermomécaniques obtenus sur les outillages nous ont permis de mettre en place un modèle de calcul d'usure, ainsi qu'une stratégie de calcul pour obtenir dans des temps raisonnables des résultats sur des résultats sur des cas de cyclage, pour mieux simuler des passes de forgeage.
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Dates and versions

pastel-00001370 , version 1 (05-09-2005)

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  • HAL Id : pastel-00001370 , version 1

Cite

Laurent Terzolo. Vers une prédiction de la durée de vie des outils de forge à chaud par une détermination numérique du régime thermique établi et de l'usure abrasive. Sciences de l'ingénieur [physics]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. Français. ⟨NNT : 2004ENMP1236⟩. ⟨pastel-00001370⟩
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