Vers la caractérisation du collage des alliages d'aluminium en mise en forme à froid
Résumé
Aluminum alloys are materials that have a strong tendency to galling when they are cold formed. Caused by a breakdown of the lubricant film between the part and the tool, galling can have dramatic consequences on the forming operation: scratches and cracks in the surface of the piece, clogging and deterioration of tools, etc. The present work studies the galling mechanisms of the aluminum alloy 6082 during its cold forming. Trials involving the Upsetting-Sliding Test (UST) are performed first. The UST is a test bench able to simulate in laboratory conditions the contact encountered at the part/tool interface of industrial processes. Trials are achieved under varying contact pressure and lubrication. UST results show that galling is strongly influenced by tool roughness and is not accompanied by a significant increase of friction. A set of finite element computations of the UST is then run to predict galling occurrence. Lubricant and adhesion forces are not modelled in this simplified approach: only the mechanical aspects are taken into account, the chemical ones are implicitly taken into account by coefficients of friction. Four common damage and fracture models are used. Results show that whatever the damage and fracture models used, tool roughness has to be modelled in order to predict the galling onset.
Les alliages d’aluminium sont des matériaux qui ont une forte tendance aux collages lors de leur mise en forme. Initié par une rupture du film lubrifiant séparant la pièce et l’outil, le collage peut avoir des conséquences dramatiques sur l’opération de formage (rayures et fissures en surface de la pièce, encrassement et détérioration des outils, etc.). Les travaux présentés étudient les mécanismes de collage d’un alliage d’aluminium 6082 lors de sa mise en forme à froid. Dans un premier temps, une méthodologie expérimentale utilisant le banc d’essai Upsetting-Sliding Test est proposée. Elle permet simuler en laboratoire des conditions de contact proches de celles rencontrées en industries. Une campagne d’essais est réalisée, sollicitant le matériau sous diverses conditions de pression de contact et de lubrification. Les résultats de cette campagne permettent d’établir un lien entre les conditions de contact d’une part et le transfert de matière sur les outils d’autre part. Les résultats montrent que la rugosité joue u rôle important dans l’initiation du collage et le collage n’induit pas une augmentation importante du coefficient de frottement. Dans un second temps, l’aptitude à prédire l’apparition du collage des alliages d’aluminium est étudiée à l’aide de simulation par éléments finis et de quatre modèles d’endommagement et de rupture usuels. Dans cette approche simplifiée, ni le film lubrifiant, ni les forces d’adhésions ne sont modélisés. Les résultats montrent qu’une approche multi échelle est nécessaire pour simuler l’effet de la rugosité des outils sur l’apparition des premiers transferts de matière