Modélisation tribologique du laminage à froid d’alliages d’aluminium

Objectif général

Le sujet de la thèse concerne un des aspects fondamentaux du laminage à froid, avec de nombreuses applications industrielles : la modélisation du frottement entre les outils (les cylindres de laminage) et la pièce à mettre en forme. L’objectif de la thèse est la modélisation du régime de lubrification lors du procédé de laminage à froid de tôles, en se focalisant sur l’effet de la température au niveau du contact entre la tôle et l’outil. Par exemple, la température a un impact fort sur le comportement des éléments qui constituent le lubrifiant, ainsi que sur l’endommagement des surfaces lors d’un transfert adhésif.

Contexte

Le laminage à froid a plusieurs objectifs : réduire l’épaisseur, augmenter les propriétés mécaniques et développer un état de surface apte à l’application. Le laminage étant un procédé à outils moteurs (les cylindres), le coefficient de frottement ne doit donc pas descendre trop bas. Pour gérer ces contraintes, on utilise des huiles dont la viscosité est choisie pour faire travailler l’interface dans le régime mixte de lubrification. Il y a donc une composante hydrodynamique du frottement, mais aussi une composante chimique, de régime limite, au prorata de l’aire réelle de contact.

Un modèle de lubrification mixte a été développé au cours d’une précédente thèse et il est couplé à un modèle de laminage. Il détermine le niveau de frottement mais à travers la donnée « arbitraire » d’un coefficient de frottement représentatif des zones en contact limite. C’est une limitation majeure de la prédictivité de ce modèle et c’est l’objectif de cette thèse que de la repousser.

Objectif de la thèse

L’objectif de la thèse est d’améliorer la modélisation du frottement, en faisant appel à des domaines scientifiques très divers. Ces avancées scientifiques permettront d’optimiser les paramètres du procédé du laminage à froid, pour garantir au produit des propriétés optimales, tout en limitant les efforts sur les laminoirs.

La réalisation de cet objectif passera par un couplage fort entre un travail expérimental de mesure et de caractérisation (sur laminoir pilote au centre de R&D de Constellium et sur tribomètre au laboratoire du CEMEF) et un travail de modélisation à travers le développement d’un programme informatique.

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