Academic literature on the topic 'Tréfilage'

Les câbles métalliques utilisés pour le renforcement des pneumatiques sont obtenus par assemblage de fils fins produits par tréfilage d’un fil d’acier perlitique à teneur en carbone proche de la composition eutectoïde. La mise en forme par tréfilage a pour but, d’une part de donner au fil son diamètre final et, d’autre part de l’écrouir et lui conférer une très haute résistance mécanique (3500 MPa environ pour des fils de diamètre de 200 µm environ). L’objectif actuel est de porter cette résistance à un niveau proche de 5000 MPa afin d’abaisser la quantité d’acier de renfort et de diminuer ainsi le poids et le coût des pneumatiques. Toutefois l’obtention de fils à ultra-haute résistance (5000 MPa) se voit confronter à deux obstacles majeurs. En effet, le renforcement de l’acier au cours de l’étape de tréfilage engendre des évolutions microstructurales et mécaniques très importantes qui provoquent l’apparition d’une fragilisation des fils. Ce phénomène est considéré comme le seuil de tréfilabilité au-delà duquel le fil ne peut plus être renforcé par écrouissage. Au-delà de cette fragilisation prématurée du fil, un phénomène de vieillissement post-tréfilage provoque lui aussi une évolution de la microstructure et une perte de la ductilité au cours du temps à température ambiante ou encore suite à des traitements thermiques basse température (< 200°C). Cette instabilité des fils dans le temps peut être fortement pénalisante pour leur mise en assemblage en vue d’obtenir les renforts métalliques puisqu’elle est responsable de nombreuses ruptures des fils. L’objectif de ce travail de thèse a consisté alors à contribuer à la définition des évolutions microstructurales, à l’origine des variations des propriétés mécaniques qui apparaissent au cours de l’écrouissage et du vieillissement post-tréfilage. Pour cela, une approche expérimentale originale reposant sur l’utilisation combinée de plusieurs techniques de caractérisation globales et indirectes (pouvoir thermoélectrique, résistivité électrique, spectroscopie mécanique, calorimétrie…), couplée à des analyses en sonde atomique tomographique et à des essais de traction, a été mise en place dans l’idée de fournir un faisceau d’éléments permettant de proposer un scénario pour interpréter les différentes évolutions microstructurales en question. Il a ainsi pu être mis en évidence que l’étape de tréfilage provoquait la dissolution de la cémentite induisant la sursaturation de la ferrite en carbone. Cette microstructure fortement hors équilibre suite à la déformation, revient alors à un état thermodynamiquement plus stable au cours du vieillissement post-tréfilage à travers trois mécanismes différents : la ségrégation des atomes de carbone sur les défauts microstructuraux et la précipitation de carbures intermédiaires métastables suivie de leur transformation en cémentite
Steelcords are produced by assembling cold-drawn pearlitic steel wires with a composition close to the eutectoid one. The cold-drawing step has two goals: it provides the final shape of the wire and its very high mechanical resistance (about 3500 MPa for wires with a diameter of 200 µm). Nowadays, the industrial target aims at achieving a mechanical resistance of about 5000 MPa in order to lower the quantity of steelcord introduced into tires so decreasing their weight and their cost. However, there are two major obstacles to obtaining these ultra-high strength wires. Indeed, the steel reinforcement during cold-drawing induces significant microstructural and mechanical evolutions, which embrittle the wires. This phenomenon is considered as the limit of drawability beyond which wires cannot be plastically deformed anymore. In addition to that, post-drawing ageing can also induce a microstructural evolution and a loss of ductility due to storage at room temperature or during heat treatments at low temperatures (< 200°C). This instability of the wires microstructure can be very damaging for the assembly step leading to wire breakage. The aim of this work was to contribute to the assessment of the microstructural evolution responsible for the variations of mechanical properties that appear during drawing and post-drawing ageing. To achieve this goal, an original experimental approach combining global and indirect characterization techniques (thermoelectric power, electrical resistivity, mechanical spectroscopy, calorimetry…) with Atom Probe Tomography analyses has been set up in order to provide a range of evidences that converge towards a unique scenario to interpret the different microstructural evolution. It was thus shown that cold-drawing leads to cementite dissolution inducing over saturation of ferrite in carbon atoms. This non-equilibrium microstructure tends to return to a more stable state during post-drawing ageing through three different ageing mechanisms: the segregation of carbon atoms on microstructural defects, the precipitation of secondary carbides and their transformation in cementite

Durant ces dix dernières années, l'utilisation de fils à haute limite élastique et l'accroissement de la productivité ont conduit à des conditions extrêmes de pressions et de vitesses dans l'opération de tréfilage de fils d'acier laitonné. Dans ces conditions, la maîtrise de la lubrification et de l'usure du contact entre le produit et l'outil devient fondamentale dans l'optimisation du procédé. Cette étude s'intéresse à la génération d'un film interfacial avec les émulsions employées pour lubrifier le contact. Le comportement rhéologique et l'adhérence aux parois dans la zone d'entrée du contact gouvernent les conditions de formation du film lubrifiant pénétrant dans l'interface. L'étude du comportement du lubrifiant dans cette zone soumise à un régime de lubrification élastohydrodynamique est un paramètre clé pour la compréhension de la lubrification du contact. Les mesures expérimentales effectuées à l'aide d'un tribomètre élastohydrodynamique et complétées par des analyses chimiques montrent que la transformation de la structure des phases organisées des émulsions de tréfilage au cours de leur utilisation est une condition nécessaire à la formation d'un film lubrifiant. Les propriétés rhéologiques de ce film sont évaluées à l'aide d'un modèle développé à partir de l'analyse de l'alimentation du contact. L'hypothèse d'intéractions électriques entre les particules lubrifiantes et les surfaces métalliques est avancée pour expliquer les conditions d'adhérence ou de glissement du film à la paroi des solides en contact. Enfin, Les mécanismes de formation du film lubrifiant et les phénomènes conduisant à sa rupture sont reliés au processus réel de tréfilage et en particulier à l'usure des filières, étudiée à l'aide d'essais in situ sur machine de tréfilage instrumentée. Cette étude montre que l'interaction entre les transferts sur la surface des outils et le lubrifiant est un paramètre clé dans la lubrification du contact et la réduction de l'usure. Une approche mécanique globale est développée et montre que le régime de lubrification évolue d'un régime plastohydrodynamique à un régime limite lorsque les conditions de contact sont plus sévères, dans les dernières passes du procédé. Enfin, à partir de ces diverses observations, des hypothèses sur les mécanismes d'usure des filières sont avancées
For the past ten years, the use of high tensile steel and the productivity requirements have les respectively to an increase in pressure and speeds in the drawing process of steelcord. The control of both lubrication and wear of the wire/die contact is a key point for the process optimisation. This study deals with built-up of the interfacial lubricating film in this high pressure contact lubricated with an emulsion. The rheological behaviour and the wetting properties of the lubricant in the inlet zone of the wire/die contact are important parameters. The inlet zone, where the lubrication regime is elastohydrodynamic, governs the formation of the lubricating film and the lubricant supply of the contact. The knowledge of the lubricant behaviour in this inlet zone is crucial to understand the lubrication in the drawing process of steelcord. This has been experimentally investigated with an EHL tribometer and chemical analyses of the lubricant film. It has been shown that a change in the physical structure of the lubricant due to ageing is a necessary condition to build-up a lubricant film. A model based on the analysis of the starvation process has been developed to evaluate the rheaological properties of the lubricant film formed on the contacting bodies. The adherence and slippage at the wall of the lubricating film is explained by electrical interactions between the metallic surfaces and lubricant particles. Both formation and breakage of the lubricating film are connected with the industrial process. The wear of the drawing die is studied in details with an instrumented drawing machine especially developed for this purpose. This study demonstrates that the interactions between the transfert layers observed on the surface of the drawing dies and the lubrication process. In the first step of the process, the lubrication regime appears to be essentially plastohydrodynamic. As the running conditions become more and more severe in the last steps of the process, a boundary regime is reached. Finally, hypothesis based on the different observations pointed out in this study are proposed to explain the wear mechanisms

L'étude proposée s'appuie sur le procédé instrumenté de tréfilage à chaud de l'aluminium. Ce procédé est analysé d'un point de vue thermomécanique afin de dégager l'importance des paramètres d'interface dans la maîtrise du procédé. Les paramètres prépondérants sont le coefficient de frottement et le coefficient de transfert thermique entre le fil et la filière. La mise en place d'un nouveau banc d'essai permet d'identifier ces paramètres. Le banc, équipé d'un système de chauffage par induction et d'un système hydraulique asservi, permet de reproduire au plus près les conditions de contact thermomécaniques rencontrées en mise en forme à chaud. Une méthodologie multi niveaux, s'appuyant sur l'exploitation des résultats issus du banc, est présentée. Celle-ci permet de répondre à diverses attentes en terme d'optimisation de procédé, de caractérisation de conditions de frottement, d'analyse de défauts de surface (collage) ou de détermination de lois tribologiques
The proposed study is based on the specific hot wire drawing process of aluminium. This process is thermomechanically analysed in order to point out the importance of interface parameters in the process control. The main parameters are the friction coefficient and the heat transfer coefficient. A new test device is developed to evaluate them. This test is made of a heating induction system and a servo-hydraulic system. It allows to reproduce accurately the thermomechanical contact conditions observed in hot metal forming. A multi level methodology, using exploitation of test device results, is presented. It allows to optimize the process, to identify friction conditions, to analyse surface damages (sticking) or to estimate tribological laws

Les fils d'acier perlitique peuvent atteindre une résistance en traction de l'ordre de 4 GPa et conserver une certaine ductilité. Cette propriété exceptionnelle (proche de la résistance des wiskers) est liée au processus de tréfilage à froid qui réduit la taille λ [lambda] de la microstructure lamellaire en proportion au diamètre du fil (selon le principe de similitude de J. D. Embury) et induit la formation de textures cristallographique et morphologique : les lamelles monocristallines adoptent un comportement élastoplastique. Généralement, l'écrouissage en tréfilage est obtenu - en théorie - par la combinaison d'une loi de Hall-Petch macroscopique en λ -½ et du principe de similitude appliqué au tréfilage. Dans le cas présenté, la taille initiale de la structure (quelques 10nm) n'autorise pas le mécanisme d'empilement de dislocations. L'approche proposée a pour l'objectif de modéliser l'écrouissage en tréfilage des aciers perlitiques, à l'aide de méthodes de transitions d'échelles, basées sur un mécanisme de non-empilement de disclocations. La diminution du libre parcours moyen des dislocations en proportions de l'espacement interlamellaire λ [lambda] est l'éffet déterminant étudié ici; on ne prend pas en compte les textures cristallographiques développées au cours du tréfilage. Cette méthode simple pour calculer la courbe d'écrouissage en tréfilage donne une pente égale à ¼ , ce qui coïncide avec les résultats expérimentaux. En conclusion, une pente d'écrouissage en tréfilage de 1/4 signifie pas que le mécanisme déterminant est l'empilement de dislocations à l'échelle la plus fine, même si une loi macroscopique de Hall-Petch est nécessaire pour obtenir la valeur de la pente d'écrouissage, en combinaison avec le principe de similitude. En d'autres termes, le processus d'homogénéisation (ou de moyenne) utilisé pour relier la résistance macroscopique à l'évolution de la taille et de l'histoire de la microstructure nécessite plus de finesse comme proposé dans ce modèle
Pearlitic steel cords may reach a tensile strength up to 4 GPa and still exhibit some ductility. This unusual property (close to wiskers strength) is related to the process of cold drawing which reduces the size λ [lambda] of the lamellar substructure, in proportion to the wire diameter (Embury's similitude principle) and induces the formation of crystalline and morphological textures : the single crystal lamellae behave elastoplastically. Usually, the draw hardening is theoretically explained in terms of the combination of a macroscopic Hall-Petch law in λ [exposant] -½ , with the similitude principle applied to wire drawing. In the case studied, the initial size of the substructure (some 10 nm) does not allow a dislocation's pile-up mechanism. However, the experimental draw hardening exhhibit a slope (In(Rm) = k ∈drawing) with k=1/4, which is consitent with a macroscopic Hall-Petch law of type kH. P. λ -½. Using a scale transition method based on a non pile-up model for dislocations, the theory proposed here aimed to model the draw hardening of lamellar pearlitic steel. The reduction of the dislocation's mean free path in proportion to the lamellar spacing λ is the main factor studied here, taking no account of the cristalline textures developped during wire drawing. This simple method for calculating the draw hardening curve results in a slope of value ¼ , which is the experimental one's. Thus, a draw hardening slope of 1/4 does not mean a dislocation's pile-up mechanism at the microscale. In other words, the averaging process used to relate the macroscopic strength to the size and the history evolution of the microstructure needs refinements as proposed in this model

Le but de ce travail est de déterminer l'influence que peut avoir la texture cristallographique sur la limite de tréfilabilité du matériau dans le cas des ifs et des calmes al en fonction de différentes conditions de tréfilage et métallurgiques. Une étude de texture dans une opération particulière de laminage à froid a également été menée afin de comparer les textures obtenues par deux procédés de déformation différents. Comme toute déformation plastique introduit dans le matériau des contraintes résiduelles, il nous est apparu nécessaire d'essayer de les quantifier afin de pouvoir prévoir le comportement du matériau en service. Ces déterminations des contraintes résiduelles ont été faites par diffraction des rayons X avec prise en compte de la texture dans les calculs
The aim of yhis work is to determine the influence which the texture of the material in the case of the IFS and Al-killed steels may have on the drawability limit according to different drawing and metallurgical conditions. A study of the texture during a specific cold rolled process has also been carried out to compare the obtained textures with two different deformation processes. Since any plastic deformation introduces residual stresses in the material, it was necessary to quantify them in order to predict the in-use behaviour of the material. These residual stresses by means of X-ray diffraction have been determined by taking the crystallographic texture into account

Cette thèse porte sur la modélisation par éléments finis des procédés de mises en forme à froid, que sont le tréfilage et le laminage. Tout d'abord le comportement mécanique des aciers haut carbone a été mesuré grâce à une large campagne d'essais expérimentaux tout au long de cette gamme de mise en forme et une progressive anisotropie mécanique a été observée au cours du tréfilage. Puis, la simulation numérique du tréfilage et du laminage a été réalisée à l'aide de FORGE2005®. Le résultat principal concerne la prédiction de l'élargissement en fin de laminage qui est très imprécise avec une loi isotrope (sous estimation de la largeur de 10%). Cette sous-estimation passe à 5% avec une loi de comportement anisotrope. Ensuite, une troisième partie a porté sur l'étude microstructurale couplée à une analyse des mécanismes d'endommagement des aciers perlitiques au cours du tréfilage et du laminage. L'anisotropie mécanique provient de l'alignement des colonies de perlite au tréfilage et par l'apparition d'une orientation cristallographique préférentielle. Trois mécanismes d'endommagement ont pu être identifiés au cours du tréfilage. Lors du passage au laminage, les cinétiques de propagation de l'endommagement sont modifiées. La simulation a permis d'apporter des informations supplémentaires et de valider les observations expérimentales. Enfin, des calculs d'optimisation du tréfilage ont été effectués et ont permis d'étudier la sensibilité des fonctions objectifs (endommagement et force de tréfilage) aux paramètres d'optimisation (géométrie de filière). De plus, cette étude a mis en évidence que les solutions optimales diffèrent en fonction du choix de la fonction coût et qu'il est possible de diminuer l'endommagement sans trop augmenter la force de tréfilage et le risque de rupture
This thesis deals with the numerical simulation of cold forming processes, i. E. Wire drawing and rolling. First, high carbon steel mechanical behaviour was measured from experiments throughout this range of steel forming and a progressive mechanical anisotropy has been observed during drawing. Secondly, numerical simulations, with FORGE2005®, have been run to simulate the material behaviour during wire drawing and rolling. The main results show that the widening prediction, with an isotropic behaviour law, is not accurate with an underestimation of 10% on the total width. This underestimation is only 5% when an anisotropic behaviour is used. Then, a microstructural study coupled with an analysis of damage mechanisms was done on high carbon pearlitic steels during wire drawing and rolling. The mechanical anisotropy comes from the orientation of the pearlitic colonies in the drawing, and by the emergence of a preferential crystallographic texture. Three damage mechanisms have been identified during drawing. During rolling, damage expansion kinetics are changed because of heterogeneous strain. Simulation enabled to bring further information and to validate previous experimental observations. Finally, drawing optimization calculations have been performed and enabled to study the sensitivity of the cost functions (damage and drawing force) to optimization parameters (drawing die geometry). Moreover this study highlighted that optimal solution depends on the choice of the cost function and identified an opportunity to reduce damage by reducing the die angle without increasing the axial stresses and the fracture risk

Le steelcord est un fil d'acier tréfilé de 0,2 mm de diamètre destiné au renfort de pneumatiques. Dans cette étude, nous observons les variations de texture cristallographique de ces fils le long de leur diamètre à l'aide de la diffraction de rayons X. La détermination de la texture de fils par diffraction X nécessite des corrections d'intensité diffractée liées aux phénomènes d'absorption et de géométrie du fil. Les relations de correction sont établies pour un échantillon composé de plusieurs fils jointifs et sont applicables à tout matériau ayant cette géométrie. L'application de ces corrections à l'observation de la texture du steelcord révèle l'existence de deux types de texture de fibre dans ces fils : l'une dite classique et l'autre dite circulaire. Pour décrire l'évolution de la texture le long du diamètre d'un fil, un indice de texture Ti est défini. Il traduit l'acuité de la texture d'un échantillon donné par rapport à celle d'un fil identique isotrope. L'étude de l'évolution de Ti dans un fil en fonction des variations de certains paramètres de tréfilage est ensuite entreprise. Elle permet d'entrevoir de nouvelles améliorations du process et d'envisager un accroissement de la tréfilabilité du métal
The steelcord is a steel wire drawn until 0,2 mm which is used in the tire manufacturing. In this study the cristallographic texture evolution is determined across the wire diameter by X ray diffraction. This determination needs intensity corrections due to X ray absorption and irradiated volume variations occuring during the movement of the sample. Thr corrections are computed for a set of adjoining wires and are usable for any sample having this geometry. The texture determination of steelcord with the use of these corrections show two kinds of fiber texture in the wire : one is "classical", the other is "circular" or "cyclic". A texture index Ti is defined to describe the texture evolution across the diameter. This index gives the texture sharpness of the wire with respect to an isotropic one. The study of the texture index evolution according to the drawing process conditions is done. This can had to undertake new improvements of the process and to envisage the possibility of an increasing of the wire drawability

Cette thèse concerne la réalisation de coupleurs à fibres optiques fabriqués par la technique de fusion-étirage. Nous y présentons les différents outils de travail qui ont été développés. En premier lieu, nous décrivons le prototype de banc industriel de fabrication de coupleurs à fibres par fusion-étirage, dont l'architecture ouverte et le procédé de chauffage des fibres (mini - four à effet joule), en font un outil d'investigation intéressant dans le domaine de la fusion-étirage. D'un point de vue technique, nous présentons, en outre, la solution adoptée pour le pré-conditionnement des composants fabriques (intégrée dans le process de fabrication). Nous décrivons ensuite le modèle mécanique (mécano-physico-chimique) de fusion-étirage de deux fibres que nous avons développé. Utilisé sous la forme d'un algorithme de calcul, il permet de simuler la fabrication de coupleurs à fibres et de prévoir leur géométrie à partir des conditions d'étirage et de température auxquelles sont soumises les fibres. Nous expliquons ensuite, comment les résultats de cette modélisation mécanique peuvent être utilisés pour prédire le comportement optique du composant réalisé. Dans un chapitre de perspectives, nous proposons une évolution de notre système de chauffage pour fabriquer des structures plus complexes (Mach-Zehnder). Nous suggérons comment modifier notre modèle mécanique afin d'y inclure les problèmes de diffusion des dopants, dans le but de prédire les variations de distribution de l'indice de réfraction dans de telles structures. Nous montrons enfin comment exploiter les résultats de la modélisation géométrique de composants fusionnés-étirés afin d'évaluer leur comportement mécano-optique lors de sollicitations mécaniques