Tesi: "Adsorption – Travail à chaud"

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Mekonnen, Benhur. "Synthesis and characterization of microporous materials : towards a versatile adsorbent and a simple model material for the study of adsorption-induced deformation in microporous media". Electronic Thesis or Diss., Pau, 2025. http://www.theses.fr/2025PAUU3002.

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Abstract (sommario):

Ce travail contient deux parties portant sur l'élaboration de matériaux microporeux. Dans la première partie, nous abordons la synthèse en trois étapes (dans l'ordre : polymérisation radicalaire en masse, fonctionnalisation et hyper-réticulation via une réaction d'alkylation de Friedel-Crafts) de polymères hyper-réticulés fonctionnalisés et fluorés (HCP) à partir de trois unités monomères fonctionnelles : le divinylbenzène, le chlorure de vinylbenzyl et le pentafluorostyrene. Les propriétés texturales des HCP se sont révélées fortement influencées par le rapport initial des monomères. Par conséquent, ce dernier a été optimisé afin de trouver un compromis raisonnable entre les propriétés texturales et le degré de fonctionnalisation. Une méthode de fonctionnalisation sélective, rapide et économe en énergie, la réaction para-fluoro-thiol, a été utilisée pour fonctionnaliser le cycle pentafluorobenzene avec une série de thiols accessibles, portant divers groupes chimiques (sulfonate, alkyle, amine et hydroxyle), aboutissant à des HCP fonctionnalisés avec des groupements chimiques variés. Les performances d'adsorption de CO2 à haute pression des matériaux ont été évaluées par manométrie. Les résultats ont montré les différences induites par la présence des groupements chimique à pression ambiante et ont mis en évidence l'importance des propriétés texturales, et en particulier celle du volume microporeux, envers les performances d'adsorption à haute pression, avec une contribution probable du gonflement des HCP induit par adsorption.La deuxième partie de ce travail concerne la synthèse de films de silice microporeux à partir de composés organosilane dipodaux. Après avoir évalué une série de techniques, notamment l'autoassemblage assisté par électrochimie (EASA), le dépôt par solution de Stöber et l'autoassemblage induit par évaporation (EISA), cette dernière méthode a été retenue pour produire des films uniformes et sans fissures. Ces films serviront de matériau modèle simple pour la première étape de validation expérimentale d'un modèle de poromécanique. Tout d'abord, une série de films a été élaborée à partir de cinq précurseurs organosilane dipodaux par coulée de solvant afin d'identifier les précurseurs et le protocole adaptés à l'obtention de films nanoporeux. Trois de ces précurseurs organosilane dipodaux ont permis d'obtenir des films nanoporeux avec une dispersité variable de la PSD, comme l'a révélé la porosimétrie à l'argon. En conséquence, ces derniers ont été sélectionnés pour élaborer des films minces par dépôt par trempage. Deux types de substrats ont été considérés (PVC et wafer de silicium), et la vitesse de retrait a été ajustée afin d'obtenir des films uniformes et sans fissures. Les films déposés sur wafer de silicium dans le régime de drainage ont été choisis pour réaliser des études de déformation induite par adsorption d'eau à l'aide de la porosimétrie environnementale par ellipsométrie (EEP). Au cours de quatre cycles continus d'adsorption/désorption, les résultats ont révélé que la chimisorption de l'eau entraînait un changement progressif des propriétés d'adsorption et de déformation de tous les matériaux entre les cycles. Un gonflement monotone a été observé pour deux des matériaux, tandis qu'une contraction suivie d'un gonflement, typique d'une condensation capillaire, a été observée pour un film
This work contains two parts dealing with the elaboration of microporous materials. In the first part, we address the three-step synthesis (in order: bulk radical polymerization, functionalization, and hypercrosslinking via Friedel-Crafts alkylation reaction) of functionalized fluorinated hypercrosslinked polymers (HCP) starting from three functional monomer units: divinyl benzene, vinylbenzyl chloride, and pentafluorostyrene. The textural properties of the HCPs were found to be strongly influenced by the initial monomer ratio. Therefore, the latter was optimized for a reasonable compromise between textural properties and functionalization degree. A selective, rapid, and energy-efficient functionalization route known as the para-fluoro-thiol reaction is utilized in order to functionalize the pentafluorobenzene ring with a series of widely available thiols bearing various chemical groups (sulfonate, alkyl, amine, and hydroxyl), yielding functionalized HCPs with diverse chemical moieties. The high-pressure CO2 adsorption performance of the materials was assessed using manometry. The results showed the discrepancies brought by the presence of functional groups at ambient pressure. They underlined the importance of textural properties, particularly of microporous volume, for high-pressure sorption performances, with a probable contribution of adsorption-induced swelling of the HCP.The second part of this work deals with the synthesis of microporous silica films from dipodal organosilane compounds. After assessing a series of techniques including electrochemically assisted self-assembly (EASA), Stöber solution deposition, and evaporation-induced self-assembly (EISA), the latter was chosen for producing uniform and crack-free films. These films will serve as a straightforward model material for the initial step of the experimental validation of a poromechanics model. First, a series of films have been elaborated from five dipodal organosilane precursors by solvent-casting in order to identify the suitable precursors and protocol for the obtention of nanoporous films. Three of these dipodal organosilane precursors yielded nanoporous films with variable PSD dispersity, as evidenced by Ar porosimetry. Consequently, the latter were selected to elaborate thin films by dip-coating-coating. Two types of substrates were considered (PVC and Si wafer) and the withdrawal speed was adjusted to obtain crack-free and uniform films. Films deposited on Si wafers in the draining regime were selected to conduct water sorption-induced deformation studies using environmental ellipsometry porosimetry (EEP). Over four continuous adsorption/desorption cycles, the results revealed that the chemisorption of water led to a gradual change of the adsorption and deformation properties of all the materials between the cycles. A monotonous swelling was observed for two of the materials while a contraction followed by swelling, typical of a capillary condensation, was observed for one film

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Oudin, Alexis. "Fatigue thermo-mécanique d'aciers pour outils de travail à chaud". Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1091.

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Abstract (sommario):

L'endommagement par fatigue thermique limite la durée de vie des outils de mise en forme à chaud. Un essai de Fatigue Thermo-Mécanique (TMF) est développé pour étudier cet endommagement sur les aciers pour travail à chaud 55NiCrMoV7 et X38CrMoV5. Des cycles TMF hors-phase compression- compression avec différentes températures minimales et maximales sont étudiés. Le comportement cyclique des deux aciers est caractérisé par deux régimes successifs d'accommodation (adaptation progressive de la microstructure à la sollicitation TMF) et d'adoucissement (diminution cyclique de la résistance de l'acier). La température maximale contrôle le comportement. Pour l'acier X38CrMoV5, au dessus de la température critique 550°C, des processus thermiquement activés contrôlent le comportement cyclique. L'acier 55NiCrMoV7 présente une accommodation plus rapide et globalement un plus fort adoucissement que l'acier X38CrMoV5. L'oxydation préférentielle suivie de la fissuration par fatigue-oxydation semble être le mécanisme majeur de l'amorçage de fissure. Une loi parabolique décrit la cinétique de croissance de la couche d'oxyde plus importante pour l'acier 55NiCrMoV7. Pour l'acier X38CrMoV5, une loi de fissuration de la couche d'oxyde est proposée. La propagation de fissure en TMF est déduite des stries de fatigue. Un facteur d'intensité de déformation et une loi de type Paris décrivent la propagation de fissure. Pour les lois d'oxydation et de propagation, l'effet de la température minimale est négligé. Les durées de vie TMF diminuent avec l'augmentation de la température maximale. Une loi phénoménologique simple de type Manson-Coffin basée sur la variation de déformation mécanique est proposée. Une description ¯ne de la durée de vie TMF est utilisée. Pour l'acier X38CrMoV5, les lois de fissuration de la couche d'oxyde et de propagation de fissure sont utilisées pour estimer certaines fractions de la durée de vie. L'acier X38CrMoV5 présente globalement une plus grande résistance TMF que l'acier 55NiCrMoV7
Thermal fatigue damage is a life limiting factor of hot metal forming tools. A Thermo-Mechanical Fatigue (TMF) facility was developed to assess such damage mechanisms on the 55NiCrMoV7 and X38CrMoV5 hot work tool steels. A full compressive out-of-phase TMF cycle with different minimal and maximal temperatures were examined. The cyclic behaviour of both steels is characterised by two successive regimes of accommodation and softening. Accommodation is a gradual adaptation of the microstructure to TMF loading while softening corresponds to a cyclic decrease of the steel strength. The maximal temperature controls the cyclic behaviour. For the X38CrMoV5 steel, the temperature 550°C constitutes a boundary above which thermally activated phenomena control the cyclic behaviour. The 55NiCrMoV7 steel showed more rapid accommodation and global higher softening than the X38CrMoV5 steel. Preferential oxidation and oxidation-fatigue cracking seem to be the dominant crack initiation mechanisms. A parabolic law describes the oxide scale thickness growth higher for the 55NiCrMoV7 steel. For the X38CrMoV5 steel, an oxide scale through thickness cracking law was proposed. The TMF crack growth rate was deduced from striations accounting. A strain intensity factor range and a Paris law type were used to correlate the crack growth rate. The oxidation, tensile going strain and cyclic plasticity seem to control the crack growth. For the oxidation and the crack growth laws, the minimal temperature effect is neglected. The TMF lives are reduced with maximal temperature rise. A simple phenomenological TMF life prediction model was proposed using the Manson-Coffin relationship mechanical strain range based. A detailed partitioning of the fatigue life was proposed. For the X38CrMoV5 steel, the oxide scale through thickness cracking and the crack growth laws were used to estimate some fractions of the TMF life. The X38CrMoV5 steel presents a global better TMF strength than the 55NiCrMoV7 steel

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Abdul, Hay Bakri. "Études théorique et expérimentale des aspects thermiques du procédé d'emboutissage à chaud". Nantes, 2009. http://www.theses.fr/2009NANT2146.

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Abstract (sommario):

L’objet de ce travail est l’étude expérimentale et théorique des aspects thermiques liés au procédé de mise en forme par emboutissage à chaud. Il a pour objet d’estimer les conductances de transfert permettant de simuler le refroidissement du flan pendant les trois étapes de l’opération d’emboutissage : l’approche, la mise en forme et la trempe. Sur le plan expérimental, un banc d’essai a été conçu et réalisé. Il est composé d’un outil en forme d’oméga formé d’une matrice et d’un poinçon en acier Z160CDV12 traité thermiquement montés sur une presse hydraulique de 10 tonnes équipée d’un capteur d’effort et d’un gabarit de positionnement. Les outillages sont instrumentés au moyen de thermocouples fin de type K formant des fluxmètres aux endroits les plus intéressants. Les expériences ont été menées sur trois types de matériaux. Les enregistrements de température sont bien reproductibles et font ressortir distinctement l’échauffement de la pièce dû à la transformation austénite–martensite qui intervient systématiquement à 400°C. Quelle que soit l’intensité du chargement, l’analyse de la courbe d’effort montre toujours une même loi de résistance de la pièce. Cela montre la bonne fiabilité du dispositif dans son ensemble. Les conductances thermiques aux frontières de la pièce sont estimées au moyen de modèles convectif/radiatif lors des phases d’approche et de mise en forme sur tout le domaine où il n’y a pas de contact. Aux interfaces de contact la résistance thermique C R est estimée par technique inverse non-linaire utilisant la méthode séquentielle de Beck. Les résultats ont pu être établis sous forme de corrélations de type R f (P) C= en vue d’être utilisées pour la simulation numérique. Les résultats expérimentaux ont pu être confrontés à ceux obtenus par simulations sur des codes de calcul (Pam-Stamp et Abaqus). Le faible écart entre les températures aux points de mesures aussi bien dans les outils que dans la pièce montre la bonne qualité des résultats obtenus. Ce travail a été réalisé dans le cadre d’une collaboration avec ArcelorMittal R&D de Montataire
The purpose of this work is the experimental and theoretical study of thermal aspects of hot stamping process. The objective is to estimate the thermal conductance in order to simulate the cooling of the blank during the three stages of hot stamping process: approach, forming and quenching. An experimental device was designed and developed to estimate the thermal contact resistance at the part/tool interface. The designed stamping tool is composed of a die and a punch made in Z160CDV12 steel and presenting an omega shape. It was mounted on a 10 tons hydraulic press equipped with force sensors and positioning plates. Samples and tools are thermally instrumented with thermocouples type K sheathed with silky glass, forming heat flux-meters in the most interesting locations in the tools. The experiments were carried out on three types of blank materials. Reproducibility tests showed a good repeatability of recorded and estimated parameters; it was noticed a re-heating of the cooled part due to its microstructure transformation from austenite to martensite occurring systematically at 400°C. Whatever the intensity of the stamping effort, the deformed part presents the same resistance law; that shows the good reliability of the experimental device. At the part boundary, thermal conductances are determined using convective/radiation modeling of both phases: approach and forming. At the contact interfaces, thermal resistances are estimated experimentally through a nonlinear 1D inverse technique founded on sequential method of Beck. Results have been established as correlation of type: R f (P) C = to be used for numerical simulation (through Pam-Stamp and Abaqus). Experimental and numerical parameters have been compared and the small temperature difference shows the good quality of results. This work has been done in collaboration with ArcelorMittal R&D - Montataire

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Dahan, Yoann. "Formabilité de l’Usibor 1500P pour emboutissage à chaud". Paris, ENMP, 2008. http://www.theses.fr/2008ENMP1547.

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Abstract (sommario):

L'USIBOR 1500P®, acier au Carbone/Manganèse microallié au bore, est destiné à l'emboutissage à chaud. Cette nuance présente des propriétés particulièrement intéressantes comme l'aptitude à la mise en forme à chaud et les propriétés d'usage à froid après traitement thermique. Les données de formabilité sont primordiales pour prédire la faisabilité de pièces embouties à chaud. Jusqu'à présent, aucune procédure expérimentale ne permettait de déterminer la formabilité à chaud en prenant en compte les conditions spécifiques au procédé. Ce manuscrit présente les travaux qui ont été effectués dans ce domaine. Tout d'abord, un dispositif expérimental pertinent a été développé tout en permettant la variation de nombreux paramètres du procédé. Un très grand nombre d'essais d'emboutissage de type Nakazima et Marciniak a ensuite été réalisé pour différents paramètres du procédé (déplacement, vitesse, frottement et échange thermique) et du flan (température, épaisseur et forme). Le dépouillement et l'analyse de ces essais ont permis de mettre au point une méthodologie basée sur la méthode de Bragard. Cette procédure détermine les déformations limites du matériau à chaud. Pour finir, des essais sur pièces industrielles ont permis de valider cette approche et les données qui ont été obtenues pour de multiples conditions de procédés
USIBOR 1500 P® is a coated C-Mn steel which is micro-alloyed with boron. It displays excellent processing properties in hot stamping, both in terms of formability, quenchability and surface protection, and allows to produce part with mechanical properties of the formed part. Formability data of the material is of primary importance to make a decision in terms of feasibility of a given part. Up to now, no experimental procedure is available in the literature to determine the forming limits of hot stamped material, taking into account the specific features of this process. This manuscript reports research work performed to develop and validate such a methodology. First, an efficient experimental set-up which allows to vary all the desired process conditions has been developed. Several hundred Nakazima and Marciniak hot stamping tests have been carried out for various process parameters (stroke, velocity, friction and heat exchange) and blank parameters (temperature, thickness and shape). The third step consisted in developing and validating an analysis scheme to determine the critical strain values based on Bragard's method. Finally, the critical strain values have been confirmed and comparisons with industrial parts for various process conditions have been performed

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Barrau, Olivier. "Étude du frottement et de l'usure d'acier à outils de travail à chaud". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2004. http://oatao.univ-toulouse.fr/7382/1/barrau1.pdf.

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Abstract (sommario):

Dans toutes les opérations de mise en forme, le frottement joue un rôle déterminant sur la qualité des produits obtenus. La durée de vie des outillages est limitée par les endommagements qui se développent en surface. Ce travail constitue une contribution visant à décrire le comportement et prédire l'usure en frottement d'acier pour outil de travail à chaud. Un premier travail expérimental a permis de mettre en évidence les mécanismes pilotant l'usure à chaud de l'acier à outils. L'influence de la température d'essai, de la géométrie des éprouvettes et de l'état de surface de l'acier à outils sur le frottement et l'usure a été étudiée. Un cycle d'endommagement a alors été imaginé où la déformation plastique de la surface du pion pilote l'usure par perte de côte. L'étape de validation des hypothèses conduisant au cycle d'endommagement a été menée. Cette validation s'appuie sur de nombreux travaux bibliographiques et un travail expérimental complémentaire. Enfin, un modèle d'endommagement a été identifié. Ce modèle s'appuie sur un critère de rupture par effet rochet. Cela traduit un cumul de la déformation plastique à la surface du pion avant l'émission de débris. Une modélisation numérique du frottement a été nécessaire pour accéder à tous les paramètres du modèle d'usure. Les prédictions fournies par le modèle ont été comparées aux résultats obtenus lors des essais interrompus.

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Barrau, Olivier Gras René. "Étude du frottement et de l'usure d'acier à outils de travail à chaud". Toulouse : INP Toulouse, 2004. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000080.

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Daouben, Estelle. "Compréhension des mécanismes d'endommagement en surface des outils de forge à chaud : effets des lubrifiants". Valenciennes, 2009. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/098afdfd-84bc-42ce-801d-630af646d436.

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Abstract (sommario):

Les conditions de contact et de frottement en forge à chaud engendrent des sollicitations thermomécaniques importantes qui induisent différents modes d’endommagement des outillages. L’objectif principal de la thèse vise à quantifier la capacité des lubrifiants à réduire ou retarder ces endommagements. En premier lieu, le choix d’un banc d’essai de laboratoire permettant la caractérisation tribologique appliquée au domaine de la mise en forme est présentée et justifiée. La méthodologie d’utilisation du banc d’essai est détaillée. Les résultats fournis par le banc sont présentés sous forme d’indicateurs de performances, permettant de quantifier les capacités du lubrifiant à réduire le frottement ou à protéger les surfaces, côtés pièces et côtés outils. Ensuite, une première campagne d’essais montre la fiabilité et la robustesse du banc d’essai, notamment en termes de sensibilité et de répétitivité. Enfin, une seconde campagne d’essais conduit à la qualification des solutions aqueuses graphitées, utilisées comme lubrifiant en forgeage à chaud des aciers. Les résultats présentent les performances du lubrifiant graphité en fonction de sa composition (granulométrie, liant), de son mode d’application où des sollicitations mécaniques qu’il subit
The conditions of contact and friction encountered in hot forging generate important thermo mechanical stresses which induce various damaging modes on the tools. The principal objective of the thesis aims at quantifying the capacity of the lubricants to reduce or delay these damages. First, the choice of a laboratory friction test allowing the tribological characterization applied to hot steel working is presented and justified. The methodology of use of the test bench is detailed. Results provided by the friction test are presented as performance pointers, allowing quantifying the capacities of the lubricant to reduce friction or to protect work piece and tool surfaces. Second, a first series of tests is run. Results show the reliability and the robustness of the test bench, in particular in terms of sensitivity and repeatability. Finally, a second series of tests is performed. It leads to the qualification of the graphite aqueous solutions, used as lubricant in hot forging of steels. The results present the performances of the graphite lubricants according to their composition (grain size distribution, binder), their spraying technique, and the mechanical loadings they undergo

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Alimi, Amel. "Analyse experimentale et numérique multi-échelle du comportement mécanique de l'acier X40CrMoV5-1 : application au matriçage à chaud". Thesis, Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016NANT4043/document.

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Abstract (sommario):

Au cours du procédé de matriçage à chaud, les outils subissent des chargements sévères, complexes et variables. Agissant en synergie, ils induisent la dégradation des outillages par différents processus d’endommagement qui dépendent de plusieurs facteurs notamment le niveau du chargement, la microstructure des matériaux en contact et les contraintes résiduelles dans les matrices. Pour répondre à cette problématique, il apparaît particulièrement important de maîtriser le comportement mécanique du matériau des outils de matriçage. Cette étude est basée sur différentes approches expérimentales et numériques multi-échelles. Afin d’identifier les modes d’endommagement, une matrice en fin de service est expertisée par des observations au Microscope Electronique à Balayage, des analyses des contraintes résiduelles par DRX ainsi que des mesures de dureté. Cette expertise a mis en évidence la nature multiéchelle, et multiphysique de l’endommagement. Au regard de ces résultats, une première approche phénoménologique a été développée permettant de prédire la cartographie des contraintes thermiques et mécaniques dans l’outil. Une modélisation multiéchelle du comportement mécanique cyclique de l’acier à outil X40CrMoV5-1 est développée, en adoptant le modèle Chaboche-Lemaitre dans un premier temps et en exploitant un modèle autocohérent dans un deuxième temps. Une confrontation des résultats issus des différentes approches investiguées dans la thèse est établie
During hot forming process, tools are subjected to severe, complex and variable loadings. Acting in synergy, they induce degradation of tooling by various damage processes that depend on several factors including the level of loading, the microstructure of materials in contact and the residual stresses in dies. In order to solve this set of problems, it seems particularly important to study the mechanical behaviour of hot forming tooling material. This study is based on different multi-scale experimental and numerical approaches. To identify damage modes, a damaged hot working tool has been investigated with SEM observations, analysis of residual stresses by XRD and hardness measurements. This expertise highlights the complexity and multi-scale of damage. In view of these results, a first phenomenological approach was developed to predict the cartography of thermal and mechanical stresses in the tool. Multi-scale modelling of the X40CrMoV5-1 steel tool cyclic mechanical behaviour is developed by adopting Chaboche-Lemaitre model initially and operating a self-consistent model in a second time. A comparison of results acquired from the different approaches investigated in the thesis is established

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Gaoua, Nadia. "Étude de l’effet de l’exposition à un environnement chaud sur les fonctions cognitives chez l’homme". Paris 8, 2012. http://octaviana.fr/document/178307572#?c=0&m=0&s=0&cv=0.

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Abstract (sommario):

Une série de quatre études ont été réalisées dans une chambre environnementale dans des conditions chaudes (50°C) et contrôles (24°C) avec des durées d’exposition variées. Les sujets ont réalisé une série de tests cognitifs simples et complexes. La température centrale (Tcore) et cutanée (Tskin) étaient enregistrées. Des mesures subjectives de confort et de sensation thermique étaient également recueillies. Lors de la quatrième étude un enregistrement EEG a été réalisé au niveau du lobe frontal. L’hyperthermie (≈38. 5°C) n’a pas eu d’impact sur les tâches cognitives simples, alors que l’impulsivité a augmentée dans les tâches nécessitant le maintien de l’attention sur des durées prolongées. Une augmentation significative de la Tcore au delà de 38. 7°C était associée à une dégradation des fonctions cognitives complexes. De plus, des variations rapides et importantes de la Tskin indépendamment des changements de la Tcore suffisent à entraîner les mêmes conséquences sur les performances cognitives complexes. Les résultats suggèrent que les dégradations des fonctions cognitives complexes suite à l’exposition a la chaleur proviennent de la charge cognitive imposée par le stress thermique résultant de l’augmentation de la Tcore ou des variations allesthésiques de la Tskin ; avec ces facteurs agissant comme variables concurrentes pour l’accès à une capacité cognitive limitée. L’augmentation de l’amplitude des ondes Thêta et la diminution des ondes Alpha en HOT confirment que la tentative de réaffecter des ressources cognitives pour la réalisation des tâches complexes est inefficace étant donné la charge cognitive imposée par l’hyperthermie passive
The aim of this thesis was to investigate the effects of exposure to a hot environment on cognitive performance. Methods: A series of four experiments were performed in an environmental chamber under both hot (HOT: 50°C, 30% RH) and control (CON: 24°C, 30% RH) conditions, with varied exposure times ranging from 15 minutes to 4h30min. Under different levels of thermal strain, subjects performed both simple and complex computerised cognitive tasks. Central (Tcore) and skin (Tskin) temperatures were continuously recorded. Subjective measures of thermal comfort and thermal sensation were also registered. During the forth study EEG was registered over the frontal lobe. Results: Hyperthermia had no impact upon reaction time and accuracy of responses of simple tasks, however, impulsivity increased during tasks that required sustaining attention over prolonged periods of time. Significant increases in Tcore beyond 38. 7oC were associated with impaired complex cognitive task performance. In addition, rapid and substantial variations in Tskin (≈3oC in 15min of exposure to HOT), independent of any change in Tcore, had a similar detrimental effect upon complex cognitive tasks. The elevation in theta and alpha power showed a higher cognitive load in HOT during simple tasks but not during the complex tasks. Discussion & conclusion: The results suggest that these reductions in complex cognitive performance with heat exposure originate from an additional cognitive load imposed by the thermal strain associated to the increase in Tcore or the alliesthesial Tskin variations; with both these factors acting as competing variables to the limited cognitive processes. EEG recordings confirm that attempts to reallocate additional cognitive resources to perform complex tasks are unavailable given the load imposed by passive hyperthermia

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Vergne, Catherine. "Analyse de l'influence des oxydes dans le frottement d'une fonte pour outil de travail à chaud". Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1064.

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Abstract (sommario):

Le procédé de laminage à chaud permet l'élaboration de tôles ou de profilés, par écrasement d'une brame entre deux cylindres parallèles tournant en sens inverse afin d'en réduire l'épaisseur. Les couches d'oxydes créées en surface des cylindres jouent un rôle ambigu. D'une part, elles favorisent I'engagement puis l'entraînement de la brame entre les cylindres. D'autre part, sous sollicitations thermomécaniques, elles peuvent générer des défauts en surface du laminé comme de l'outil. L'objectif de l'étude a donc été la compréhension des mécanismes d'interaction oxydation-frottement entre deux matériaux représentatifs du laminage à chaud (brame, nuance de cylindre). La mise en place de cette étude au sein du CROMeP a vu la conception et la réalisation d'un tribomètre haute température de configuration pion sur disque. Cette étude a été abordée suivant trois domaines que sont l'oxydation, la thermique et la tribologie. Elle a mis en évidence une modification de l'évolution du coefficient de frottement au cours d'un essai continu, avec l'apparition d'une phase transitoire, indépendante des conditions d'essais mais dépendante de la nature et du régime thermique du contact initial. Les observations microscopiques des faciès d'usure, du pion comme du disque, ont conduit à I'élaboration d'un modèle phénoménologique décrivant les mécanismes d'évolution des débris dans le contact. Malgré une évolution des mécanismes d'endommagement, on ne note pas de modification significative du coefficient de frottement avec la charge et la vitesse. Cette non-évolution du frottement s'explique par l'établissement constant d'un contact oxyde sur oxyde (hématite/hématite). Des analyses par diffraction des rayons X, réalisées sur le pion comme sur le disque, dans les traces d'usure comme à l'extérieur de ces traces, ont ainsi mis en évidence l'évolution de la texture de croissance des couches d'oxydes suivant la profondeur de pénétration du faisceau RX et sous I'influence du frottement.

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Blaise, Alexandre. "Etude théorique et expérimentale des aspects thermiques de l’emboutissage à chaud de l’Usibor 1500P sur des outillages partiellement chauffés". Université Nantes-Angers-Le Mans - COMUE, 2013. http://www.theses.fr/2013NANT2098.

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Abstract (sommario):

L'emboutissage à chaud est un procédé qui consiste à austénitiser un flan dans un four puis de le transférer dans une presse où il est mis en forme. Parce que les outils sont froids, le refroidissement par contact permet de tremper l'acier et d'obtenir de hautes propriétés mécaniques. Pour certaines applications automobiles, il est nécessaire de diminuer les propriétés mécaniques localement pour assurer l'absorption d'énergie pendant un crash. Pour cela, chauffer certaines zones des outils modifie localement les propriétés mécaniques. Un outil en forme d'oméga permet de caractériser les échanges thermiques dans le cas d'un contact glissant dans un rayoi matrice. Le refroidissement à l'air d'un flan à la sortie du four a permis d'étudier les transferts thermiques ainsi que les transformations métallurgiques qui peuvent intervenir durant le transfert du flan du four à la presse. Un outil plat à température ambiante permet d'étudier la transformation martensitique ainsi que les résistances thermique de contact à l'interface flan/outils. Cet outil est munie de cartouche chauffante qui permettent de le chauffer jusqu'à 500°C. L'influence de la température des outils sur les propriétés mécaniques de la pièce finale est étudiée. Un modèle complet permettant de prédire les transformations métallurgiques ainsi que la dureté et le Rm est proposé et validé par le~ essais expérimentaux. Un dernier test se compose d'outils partiellement chauffés: un coté est refroidi et un autre peut être chauffé jusqu'à 500°C. Le gradient de propriété mécanique entre ces deux zones est étudié. Le modèle de prédiction développé sur l'outi précédent est testé et validé sur cette zone
The hot stamping consists in heating a blank in a furnace, and transferring it in a press where it is formed. Because the tools are cold, a severe cooling of the blank by contact allows the quenching of the part. Thus, the [mal part presents high mechanical properties. For some automotive applications, it is necessary to decrease locally the mechanical properties to ensure the energy absorption in case of a car crash. Heating locally the tools to prevent the quenching of the steel modify locally the mechanical properties. Using omega shape tools allows the characterization of the heat transfer in case ofa sliding contact in a die radius. The air cooling of a blank at the removal from the furnace allows the study of the heat transfers with the environment and the metallurgical transformations that can occur during the transfer of the blank from the furnace to the press. Using a flat tool, initially at ambient temperature, allows the study of the martensitic transformation and the thermal contact resistances at the blank-tools interfaces. Then, heating cartridges are used to heat up this flat tool up to 500°C. Th influence of the tool temperature on the mechanical properties of the [mal part is studied. A complete model, that is able to predict the hardness and the ultimate tensile tests, is proposed and then validated by the experimental results. Finally, a last apparatus consists of partially heated tools: a side is kept cold while the other side can be heated up to 500°C. The mechanical properties gradient between these two areas is studied. The predictive model, developed with the previous tools, is tested and validated on this area

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Marchal, Arnault. "Comportement thermomécanique d'aciers déformés par essais de torsion à chaud". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL013N.

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Abstract (sommario):

Cette étude est une contribution à la compréhension des mécanismes de déformation plastique à chaud des aciers bas carbone. Le comportement du matériau est modélisé par une loi de comportement viscoplastique déduite d'essais de torsion rapides. Nous avons développé un nouveau système qui permet l'acquisition instantanée des paramètres expérimentaux, et nous avons mis au point une méthodologie plus adaptée à l'analyse du dépouillement de l'essai. Dans notre étude, pour laquelle les vitesses de déformation sont comprises entre 0. 1 et 10 S-¹, nous avons montré l'influence de la cinématique de chargement et de l'auto-échauffement de déformation sur l'évolution de la contrainte. Enfin, nous avons développé un programme de simulation numérique de l'essai de torsion qui permet d'expliquer les effets du couplage thermique et mécanique sur l'évolution de la contrainte de déformation. Nous montrons en particulier comment l'évolution locale de la température (gradient thermique radial) conduit à l'allure caractéristique des courbes brutes de torsion

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Ahmer, Zeeshan. "An investigation on thermomechanical behaviour of a tool steel X38CrMoV5". Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0075.

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Abstract (sommario):

L'acier X38CrMoV5-47HRC est principalement utilisé dans les outillages de mise en forme à chaud. L'outil devrait comprendre haute résistance à la fatigue ainsi que la dureté élevée de défier les chocs thermiques et mécaniques. Surface de l'outil est principalement ruinés par le processus cyclique et progressive des conditions de température éphémère i. E. Fatigue non-isotherme. Les lois de comportement appropriées sont donc nécessaires pour prédire le comportement du matériau dans des conditions non-isothermes. Cette thèse représente une contribution à prédire le comportement mécanique de X38CrMoV5-47HRC par des simulations numériques en utilisant des modèles de comportement. Évaluation de la robustesse et les limites d'un modèle de type Chaboche thermoelastoviscoplastic est effectuée sous plusieurs conditions d'essai différentes à partir de plusieurs essais uni axiaux (LCF et TMF) et les conditions de charge complexes avec une gamme de température variable transitoires et d'amplitude variable de déformation mécanique. Après la caractérisation du modèle dans ces conditions, ses paramètres ont été ré-identifiés dans le but de mettre à jour le modèle pour travailler dans des conditions de chargement complexes. Sans perdre de vue les limites du modèle, de nouvelles orientations sont également examinées dans le but d'améliorer le modèle en termes de son application dans des conditions sévères
Hot work tool steel X38CrMoV5-47HRC is mainly used in industrial manufacturing processes such as high pressure die casting, hot Forging, stamping and rolling etc. The tools should comprise high fatigue strength as well as high toughness to defy thermal and mechanical shocks. The tool's Surface is principally ruined by the cyclic and progressive process under ephemeral temperature i. E. The process of non-isothermal fatigue. The appropriate constitutive laws are therefore required to predict the behaviour of material under non-isothermal conditions. This thesis depicts a contribution to predict the mechanical behaviour of X38CrMoV5-47HRC by numerical simulations using constitutive behaviour models. Assessment of the robustness and limitations of a Chaboche type thermoelastoviscoplastic model is carried out under several different test conditions starting from several uniaxial tests (LCF and TMF) to complex loading conditions with variable transient temperature range and variable amplitude of mechanical strain. After characterization of the model under the said conditions, its parameters have been re-identified in order to update the model to work under complex loading conditions. Keeping in view the model's limitations, further directions are also discussed in order to improve the model in terms of its application under severe loading conditions

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Joos, Olivier. "Compréhension des mécanismes d'endommagement couplés des cylindres de travail pour le laminage à chaud des alliages ferreux et non ferreux". Paris, ENMP, 2009. http://www.theses.fr/2009ENMP1655.

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Abstract (sommario):

L'arrêt d'un laminoir à chaud pour remplacer un cylindre de travail est coûteux. Le remplacement d'un cylindre intervient dès que la qualité de surface de la bande n'est plus satisfaisante. Or la qualité de surface de la bande est le miroir de celle du cylindre. Du fait des nombreuses sollicitations de service couplées (oxydation, abrasion/adhésion, fatigue thermique), la surface des cylindres est progressivement endommagée. Suivant la position du cylindre dans le train, l'amplitude relative des sollicitations varie. L'augmentation de la productivité du laminoir passe par l'augmentation de la durée de vie d'un cylindre, c'est-à-dire l'augmentation de la résistance à l'oxydation, à l'abrasion/adhésion et/ou à la fissuration thermique de la nuance. L'objectif de ce travail consiste à corréler la microstructure de 4 nuances d'étude à la résistance aux différentes sollicitations, qui, à l'échelle du laboratoire, ont été découplées. Après avoir identifié les différences microstructurales des nuances à travers plusieurs paramètres (structure de solidification ; nature, composition chimique, morphologie et distribution des carbures primaires et secondaires ; structure et composition chimique de la matrice,…), nous montrons dans un premier temps comment ces paramètres influencent les mécanismes d'oxydation des nuances. Dans un second temps, nous analysons l'impact de ces paramètres sur les mécanismes d'endommagement lors de sollicitations couplées : l'abrasion et l'oxydation d'une part, la fatigue thermique et l'oxydation d'autre part. L'optimisation de la microstructure d'une nuance se fera en pondérant la présence de ces différents paramètres
The interruption of a hot strip mill in order to replace a work roll is very expensive. This replacement is mainly motivated by strip surface quality degradation. The strip surface quality is the mirror of the roll one. Because of numerous coupled solicitations during service (oxidation, abrasion/adhesion, thermal fatigue), the roll surface is continuously damaged. The relative amplitude of each solicitation depend of the roll position in the mill. The productivity improvement is also linked to the roll life increase, in others words is linked to the enhancement of roll resistance to oxidation, abrasion/adhesion and/or thermal cracking. The aim of this study consists in correlating microstructure of 4 roll grades with resistances against solicitations. At the laboratory level, solicitations are decoupled in order to better study the impact of microstructural parameters on damage mechanisms. After highlighting grade microstructural differences through numerous parameters (such as the solidification structure; the type, chemical composition, morphology and distribution of both primary and secondary carbides ; the structure and chemical composition of the matrix,…), we show firstly how these parameters influence grade oxidation mechanisms. Secondly we analyse the impact of these parameters on wear mechanisms against coupled solicitations: abrasion and oxidation on a one side, thermal fatigue ant oxidation on the other side. By weighing these parameters, it will be possible to optimize the microstructure

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Ba, Kadiata. "Modélisation des procédés de mise en forme de composantes d'un train d'atterrissage d'avion : application au procédé de forgeage à chaud à matrices fermées". Master's thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/28200.

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Abstract (sommario):

L’usage des outils de modélisation numérique dans la simulation des différents procédés de mise en forme est, de nos jours, un incontournable. L’industrie du forgeage, avec des logiciels de calcul et simulation très avancés tels que Forge ou Abaqus utilisés dans de nombreuses études et thèses, est en mesure d’assurer un bon contrôle des paramètres (paramètres procédé et paramètres matériau), ce qui permet la production de pièces de haute qualité, à géométrie complexe et très compétitives. La simulation numérique avec l’aide de méthodes appropriées comme ALE (Arbitrairement Eulérien Lagrangien) et SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) qui seront abordées dans le rapport, permet de réduire considérablement le temps et les coûts grâce aux procédés d’optimisation et de prototypage virtuel. Avec l’intégration des lois de comportement adaptées pour chaque cas dans les processus de mise en forme et le contrôle des paramètres du procédé, la simulation offre des résultats d’une grande précision pour des procédés tels que l’usinage et le forgeage, qui fait l’objet de notre étude. En partenariat avec Héroux-Devtek, notre travail porte sur la simulation de la mise en forme d’une composante d’un train d’atterrissage d’avion en aluminium par forgeage à chaud à matrices fermées. Cette étude nécessite une bonne compréhension de la cinématique des outils et des propriétés du matériau avant et lors de la mise en forme. Pour cela, une étude paramétrique pour vérifier l’importance de chaque paramètre sur les résultats finaux sera effectuée. Les logiciels de simulation utilisés sont Abaqus explicite et Ls-dyna. Les différentes analyses effectuées dans cette étude ont permis de développer une méthodologie d’analyse ainsi qu’une première bonne approximation de la mise en forme de la composante du train d’atterrissage et d’identifier les paramètres permettant de mieux contrôler le procédé et d’améliorer les résultats de simulation. Mots-clés : Forgeage à chaud, ALE, SPH, MEF, aluminium, train d’atterrissage
The use of numerical modeling tools in the simulation of different methods of forming is nowadays a must. The forging industry, thanks to advanced calculation and simulation softwares such as Forge or Abaqus used in many studies and theses, can take advantage of good control settings (process and material parameters) that enable the production of high quality pieces, with complex geometry and highly competitive. Numerical simulation with the help of appropriate methods as ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) and SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) that will be addressed in the report , can significantly reduce the time and costs through process optimization and virtual prototyping. With the integration of material laws adapted for each case during the forming process and the control of process parameters, simulation results are highly accurate for processes such as machining and forging, which is the subject of our study. In partnership with Héroux-Devtek, our work focuses on the simulation of the manufacturing of an aircraft landing gear component in aluminum by hot closed-die forging. This study requires a good understanding of the kinematics of tools, and material properties before and during the forming process. Thus, a parametric study to test the importance of each parameter on the final results will be done. Simulation softwares that will be used are Abaqus explicit and Ls-dyna. The analyses conducted in this study were used to develop an analysis methodology, to find a good first approximation of the forging simulation of the component of the landing gear and to identify parameters that allow for better simulation results. Keywords: Hot forging, ALE, SPH, FEM, aluminum, landing gear

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Collet-Fenétrier, Jean-Michel. "Étude et maitrise du profil thermique transversal des bandes d'acier lors du laminage à chaud". Nancy 1, 1995. http://www.theses.fr/1995NAN10132.

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Abstract (sommario):

Le laminage à chaud transforme des brames, ep. 250mm, en tôles de 1,2 à 16mm en opérant a des températures de 1000°C. Une étude expérimentale a été menée permet de dégager les principaux paramètres du procédé influençant l'allure du profil thermique du produit: réchauffage dans le four, refroidissement des rives au dégrossisseur, arrosage sur la table de sortie. Nous avons développé 2 modèles numériques qui calculent l'évolution du champ de température dans la largeur et l'épaisseur de la bande, depuis la sortie du four jusqu'en entrée de la bobineuse. La modélisation depuis le four jusqu'en entrée du finisseur donne des résultats en accord avec l'expérience. Au finisseur, les phénomènes thermiques sont nombreux et complexes (phases d'arrosage, de déformation, contacts produit-outil): il en résulte des différences appréciables entre le profil calculé et le profil mesure en sortie du finisseur. Sur la table de sortie, la complexité des phénomènes thermiques liés à l'arrosage du produit (mouillage, calamine, mouvements d'eau) diminue l'espoir de réaliser un modèle fiable, prédictif, valable pour toutes les configurations de procédé et caractéristiques du produit, rencontres au laminage. Des essais réalisés sur une maquette de refroidissement d'une tôle chaude par jet laminaire d'eau, ainsi que les premiers résultats d'un modèle associé, ont permis de cerner davantage les mécanismes physiques lies au caractère diphasique de l'eau d'arrosage

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Vidal, Bastías Marcia. "Modélisation du pressage à chaud des panneaux de fibres de bois (MDF) par la méthode des éléments finis". Doctoral thesis, Université Laval, 2006. http://hdl.handle.net/20.500.11794/18667.

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Abstract (sommario):

Cette étude porte sur le développement d’un modèle mathématique-physique permettant de modéliser le pressage à chaud des panneaux de fibres de bois (MDF) pour les procédés en lot et en continu. Le système final est composé de trois équations différentielles : une pour la conservation de gaz, une pour la conservation de la vapeur d’eau et une pour la conservation d’énergie. On a introduit un terme de diffusion de la vapeur d’eau qui n’était pas considéré auparavant. Les variables d’état prédites sont la température, la pression gazeuse et la teneur en humidité. Le système d’équations a été résolu par la méthode des éléments finis en employant le logiciel MEF++ développé au GIREF à l’Université Laval. Les conditions aux limites utilisées durant la simulation sont du type Neumann non linéaire ou du type Dirichlet selon le type de pressage simulé. Afin de valider les résultats numériques en 2-D et 3-D donnés par ce modèle, on les a comparés avec les données obtenues d’un procédé en lot au laboratoire et en continu dans une industrie. À cet effet, des panneaux MDF d’épinette noire (Picea mariana (Mill.) BPS) ont été fabriqués et des mesures de température ont été prises à l’aide des thermocouples à la surface et au centre de l’ébauche. La pression gazeuse a aussi été déterminée lors du pressage à chaud avec une sonde de pression introduite à l’intérieur de l’ébauche. De plus, pour évaluer la teneur en humidité, sept modèles de sorption ont été extrapolés et comparés aux valeurs expérimentales provenant de la littérature. Le modèle de Malmquist donne la meilleure correspondance pour les humidités relatives considérées et a donc été utilisé. Les résultats numériques indiquent que la température, la teneur en humidité et la pression gazeuse prédites sont en accord avec les résultats expérimentaux pour les deux types de pressage considérés sans utiliser un facteur d’ajustement. On a conclu que le modèle mathématique-physique et la méthode des éléments finis ont un grand potentiel pour résoudre ce type de problème et aider ainsi à maîtriser la qualité des produits et les pertes lors de la fabrication. Il est fortement recommandé d’approfondir la recherche sur les valeurs des paramètres physiques impliqués dans ce procédé.
This study describes a mathematical-physical model to predict temperature, gas pressure and moisture content during MDF hot pressing in batch and continuous processes. The final system is composed of three differential equations: gas conservation, water vapor conservation and energy conservation. This model introduced the moisture diffusion term which was not considered in the basis model. The system of equations was solved by the finite element method using the MEF++ software developed by the GIREF at Laval University. The boundary conditions used during simulation are of the Neumann or Dirichlet type depending on the process considered. In order to validate the numerical results in 2-D and 3-D, we compared them with experimental data obtained from the batch process in the pressing laboratory and from the continuous process in an industry. For this purpose, MDF panels of black spruce (Picea mariana (Mill.) BPS) were manufactured and temperature measurements made using thermocouples on the surface and the center of the mat. The gas pressure was also measured using a pressure probe located inside the mat. Moreover, in order to evaluate moisture content, seven sorption models were extrapolated and compared with experimental values from the literature. The Malmquist model gives the best correspondence for the relative humidities considered and was therefore used. The numerical results indicate that the predicted temperature, moisture content and gas pressure are in agreement with experimental results for the two processes considered without using an adjustment factor. We concluded that the mathematical-physical model and the finite element method have a great potential to solve this type of problem to control the quality of panels and the losses during manufacturing. It is strongly recommended to look further into research on the values of the physical parameters involved in this process.

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Saidi, Badreddine. "Etude expérimentale et numérique du procédé de formage incrémental à chaud de tôles en titane". Thesis, Troyes, 2018. http://www.theses.fr/2018TROY0025.

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Abstract (sommario):

Le formage incrémental est un procédé de mise en forme flexible, avec des outillages peu couteux. Il est adapté pour la réalisation de pièces à usage unique comme des prothèses ou implants personnalisés en titane. Mais les efforts de formage importants avec le titane limitent les possibilités de géométries. Une solution pour diminuer les efforts de formage consiste à réaliser ce formage à chaud.L’objectif de cette thèse était d’étudier numériquement et expérimentalement le formage incrémental à chaud de pièces en titane. Un nouveau dispositif expérimental à chaud basé sur l’utilisation de cartouches chauffantes est proposé. Une campagne d’essais expérimentaux à chaud est menée afin d’étudier l’effet de la température et de différents paramètres du procédé pour une pièce tronconique en titane (Ti-6Al-4V). On montre qu’à haute température les efforts de formage sont plus faibles, la formabilité est améliorée. A 450°C, on obtient un angle limite de formage de 57°. La simulation numérique du formage incrémental est effectuée avec ABAQUS à température ambiante puis à chaud. On montre l’impact de certains paramètres du procédé sur l’effort axial et l’épaisseur finale. Les valeurs optimums de ces paramètres sont déterminées à partir de plans d’expériences et des surfaces de réponse. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux à chaud permet de valider le modèle numérique. On s’intéresse ensuite au formage incrémental à chaud d’une prothèse de crâne humain en titane en utilisant une approche d’ingénierie inverse
The incremental forming process is a flexible forming process, with low cost tooling. It is perfectly suited for single use products as customized titanium implants or prosthesis. But the important forming forces with titanium limit the geometries to realize. One of the solutions consists in performing this process at hot temperature.The objective of this work is to study numerically and experimentally the warm incremental forming process of titanium sheets. A new setup for the warm incremental forming process is proposed. It is based on the use of heating cartridges. A hot experimental test campaign with Ti-6Al-4V titanium alloy sheets is conducted in order to study the impact of the temperature and process parameters on the axial force and thickness distribution for a truncated cone. It is shown that the forming forces are lower at hot temperature and the formability is improved. For a temperature of 450°C, a forming limit angle of 57° is obtained.Numerical simulations with Abaqus of the incremental forming process are performed at room temperature and hot temperature. We show the impact of the punch diameter and the axial step size on the axial force and thickness. The optimum values of these parameters are determined by using an experimental design and response surfaces. The comparison between results obtained numerically and experimentally allows to validate the numerical model. We are then interested in the warm incremental forming process of a human skull prosthesis. A reverse engineering approach is used

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Atmani, Oualid. "Étude expérimentale et numérique du comportement thermomécanique de thermoplastiques en PS et en PET dans le procédé de thermoformage assisté par poinçon". Thesis, Reims, 2020. http://www.theses.fr/2020REIMS003.

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Abstract (sommario):

Cette thèse concerne l’étude expérimentale et numérique du procédé de thermoformage assisté par poinçon du polystyrène-compact, du polystyrène allégé et du polyéthylène téréphtalate. Les propriétés thermomécaniques de ces trois polymères ont été caractérisées à différentes températures et vitesses de déformation à l’aide notamment d’essais de poinçonnement. Afin d’étudier l’influence de différents paramètres dans les conditions réelles du thermoformage assisté par poinçon, nous avons réalisé des essais de poinçonnement à différentes températures et vitesses de poinçonnement à l’aide de poinçons de différentes natures. Afin de décrire le comportement rhéologique de nos polymères, nous avons proposé un modèle de comportement thermo-élasto-viscoplastique, que nous avons implémenté dans le logiciel Abaqus. Un modèle de frottement thermo-dépendant a également été proposé et implémenté dans le logiciel Abaqus. Les paramètres des modèles proposés ont été identifiés par la méthode d’analyse inverse dans les conditions réelles du thermoformage assisté par poinçon sur les tests de poinçonnement. La validation des modèles proposés a été réalisée sur des tests de poinçonnement. Nous avons également validé nos modèles numériques sur le thermoformage assisté par poinçon d’un pot de yaourt (un poinçonnement suivi d’un soufflage)
This thesis concerns the experimental and numerical study of the plug-assisted thermoforming process of high impact polystyrene, foam polystyrene and polyethylene terephthalate. The thermomechanical properties of these three polymers were characterized at different temperatures and deformation rates using plugging tests. In order to study the influence of different parameters in the real conditions of plug- assisted thermoforming, we carried out plugging tests at different temperatures and plugging speeds using different types of plugs. In order to describe the rheological behavior of our polymers, we proposed a thermo-elastic-viscoplastic behavior model, which we have implemented in the Abaqus software. A thermo-dependent friction model was also proposed and implemented in the Abaqus software. The parameters of the proposed models were identified by the inverse analysis method in the real conditions of plug-assisted thermoforming using the plugging tests. The proposed models were validated with plugging tests. We also validated our numerical models on plug-assisted thermoforming of yogurt pot (plugging followed by blowing)

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Parent, Alex, e Alex Parent. "Développement d'un système de fabrication additive hybride par mise en fusion d'un filament d'aluminium grâce au chauffage par induction". Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/37159.

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Abstract (sommario):

Les machines de fabrication additive métallique actuelles sont dispendieuses et généralement peu productives. De plus, la plupart des pièces issues de la fabrication additive doivent être usinées après l’impression pour obtenir de bonnes tolérances géométriques. L’objectif de ce projet de recherche est de développer un système de fabrication additive hybride pouvant remplacer les machines d’usinage traditionnelles. Les systèmes hybrides combinent les avantages de la fabrication additive et de l’usinage dans un seul système. Ce mémoire présente le développement et la mise en service d’un système de fabrication additive hybride formant des pièces en aluminium à partir d’un filament d’Al4043. Ce système utilise une technologie innovatrice qui se base sur le principe de chauffage par induction. Le filament est fondu directement par induction à l’intérieur d’un tube, puis un flux d’argon permet à l’aluminium en fusion de s’éjecter du tube. Cette méthode permet de faire des préformes en aluminium qui peuvent être usinées afin d’obtenir une pièce finale. Cette technologie permettrait de fabriquer une machine hybride à faible coût tout en ayant un taux de déposition élevé. Le système a été installé sur un bras robotisé FANUC. Les résultats préliminaires démontrent qu’il est possible de générer des gouttelettes d’aluminium de manière contrôlée en pulsant le débit d’argon grâce à une valve. Les gouttelettes sont générées à chaque pulse puis sont projetées sur un substrat en suivant une trajectoire précise. L’accumulation des gouttelettes formera une couche d’aluminium, puis les couches seront empilées pour former une pièce. Des pièces en aluminium ont été mises en forme grâce à ce nouveau procédé de fabrication additive. Le volume des pièces pouvant être imprimées est limité par la perte d’efficacité du système de chauffage par induction après plusieurs minutes d’utilisation. La densité apparente la plus élevée obtenue avec ce système est de 84%.
Les machines de fabrication additive métallique actuelles sont dispendieuses et généralement peu productives. De plus, la plupart des pièces issues de la fabrication additive doivent être usinées après l’impression pour obtenir de bonnes tolérances géométriques. L’objectif de ce projet de recherche est de développer un système de fabrication additive hybride pouvant remplacer les machines d’usinage traditionnelles. Les systèmes hybrides combinent les avantages de la fabrication additive et de l’usinage dans un seul système. Ce mémoire présente le développement et la mise en service d’un système de fabrication additive hybride formant des pièces en aluminium à partir d’un filament d’Al4043. Ce système utilise une technologie innovatrice qui se base sur le principe de chauffage par induction. Le filament est fondu directement par induction à l’intérieur d’un tube, puis un flux d’argon permet à l’aluminium en fusion de s’éjecter du tube. Cette méthode permet de faire des préformes en aluminium qui peuvent être usinées afin d’obtenir une pièce finale. Cette technologie permettrait de fabriquer une machine hybride à faible coût tout en ayant un taux de déposition élevé. Le système a été installé sur un bras robotisé FANUC. Les résultats préliminaires démontrent qu’il est possible de générer des gouttelettes d’aluminium de manière contrôlée en pulsant le débit d’argon grâce à une valve. Les gouttelettes sont générées à chaque pulse puis sont projetées sur un substrat en suivant une trajectoire précise. L’accumulation des gouttelettes formera une couche d’aluminium, puis les couches seront empilées pour former une pièce. Des pièces en aluminium ont été mises en forme grâce à ce nouveau procédé de fabrication additive. Le volume des pièces pouvant être imprimées est limité par la perte d’efficacité du système de chauffage par induction après plusieurs minutes d’utilisation. La densité apparente la plus élevée obtenue avec ce système est de 84%.
Current metal additive manufacturing machines are expensive and generally unproductive. In addition, the majority of parts from additive manufacturing must be machined after printing to achieve good geometric tolerances. The objective of this research project is to develop a hybrid additive manufacturing system that can replace traditional machining machines. Hybrid systems combine the benefits of additive manufacturing and machining into a single system. This thesis presents the development and usage of a hybrid additive manufacturing system that can form aluminum parts from a Al4043 filament. The system presented in this thesis uses an innovative technology that is based on the principle of induction heating. The filament is melted directly by induction inside a tube, then a flow of argon allows the molten aluminum to eject from the tube. This method makes aluminum preforms that can be machined to obtain a final piece. With this technology, it could be possible to manufacture a hybrid machine at low cost while having a high deposition rate. The system was installed on a FANUC robotic arm. Preliminary results demonstrate that it is possible to generate aluminum droplets in a controlled manner by pulsing the argon flow through a valve. The droplets are generated at each pulse and are projected onto a substrate along a precise trajectory. The accumulation of droplets will form a layer of aluminum, then the layers will be stacked to form a part. Aluminum parts have been shaped by this new additive manufacturing process. The volume of parts that can be printed is limited by the loss of efficiency of the induction heating system after several minutes of use. The highest bulk density obtained with this system is 84%.
Current metal additive manufacturing machines are expensive and generally unproductive. In addition, the majority of parts from additive manufacturing must be machined after printing to achieve good geometric tolerances. The objective of this research project is to develop a hybrid additive manufacturing system that can replace traditional machining machines. Hybrid systems combine the benefits of additive manufacturing and machining into a single system. This thesis presents the development and usage of a hybrid additive manufacturing system that can form aluminum parts from a Al4043 filament. The system presented in this thesis uses an innovative technology that is based on the principle of induction heating. The filament is melted directly by induction inside a tube, then a flow of argon allows the molten aluminum to eject from the tube. This method makes aluminum preforms that can be machined to obtain a final piece. With this technology, it could be possible to manufacture a hybrid machine at low cost while having a high deposition rate. The system was installed on a FANUC robotic arm. Preliminary results demonstrate that it is possible to generate aluminum droplets in a controlled manner by pulsing the argon flow through a valve. The droplets are generated at each pulse and are projected onto a substrate along a precise trajectory. The accumulation of droplets will form a layer of aluminum, then the layers will be stacked to form a part. Aluminum parts have been shaped by this new additive manufacturing process. The volume of parts that can be printed is limited by the loss of efficiency of the induction heating system after several minutes of use. The highest bulk density obtained with this system is 84%.

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Semnani, Rahbar Mojtaba. "Nouvelles frigo-pompes et thermo-frigo-pompes à absorption pour production simultanée du chaud et du froid : nouveaux couples : solutions idéales d'hydrocarbures. Nouvelles structures à film ruisselant sur tubes à ailettes spiralées". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL089N.

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Abstract (sommario):

Le but de cette thèse est l'étude des nouveaux couples et des nouvelles structures pour frigopompes et thermofrigopompes. Comme nouveaux couples, nous proposons d'utiliser des couples formes de deux hydrocarbures saturés de volatilités différentes. Ces couples présentent de nombreux avantages: ils forment des solutions idéales: les propriétés thermodynamiques des mélanges sont connues, le rapport des chaleurs latentes d'évaporation du compose léger et du composé lourd est grand, ce qui entraine une haute performance, ils ne provoquent aucun risque de corrosion ni de toxicité. Comme nouvelle structure, nous proposons une cellule de vaporisation-condensation a tubes verticaux de géométrie modifiée, notamment par des ailettes spiralées, sur lesquelles ruisselle le film liquide en cours d'interaction avec le gaz. Cette structure présente une forte augmentation des transferts de chaleur et de matière, par comparaison avec un tube a paroi lisse

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Kchaou, Mohamed. "Influence du couplage frottement-oxydation sur l'usure d'un acier à outil de travail à chaud : développement d'un tribomètre spécifique au cyclage de matriçage". Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00685881.

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Abstract (sommario):

L'amélioration de la durée de vie des outillages de mise en forme à chaud constitue un enjeu industriel important et encore mal maitrisé. En effet, les sollicitations induites lors de la mise en forme mettent en jeu des couplages impliquant des phénomènes thermiques, mécaniques, tribologiques et physicochimiques. Les modes de dégradation engendrés sont multiples, principalement par déformation plastique, par fatigue thermomécanique, par frottement et par oxydation. Les dégradations par frottement demeurent parmi les plus pénalisantes et les plus difficiles à appréhender et à maîtriser compte tenu de la complexité des couplages mis en jeu.Cette thèse aborde l'usure de l'acier à outil X40CrMoV5-1 dans le cas du matriçage à chaud du laiton. Les mécanismes d'endommagement et d'usure ont été analysés par le biais d'une expertise de matrices usées en production. Elle révèle différents types de dégradations, activés selon la localisation et l'exposition des surfaces aux sollicitations cycliques de matriçage. Elle a permis d'établir un scénario d'usure par abrasion à trois corps entretenu par le cyclage et dans lequel les oxydes du laiton et de l'acier à outil sont déterminants.L'oxydation de l'acier à outil et son comportement tribologique dans un état pré-oxydé ont été étudiés. Un essai original est proposé pour étudier l'influence du cyclage de matriçage sur le couplage frottement oxydation et ses conséquences sur l'usure. Un tribomètre spécifique a été développé et mis au point. Les essais de frottement reposent sur une analogie avec le cycle de matriçage, sans reproduire la mise en forme, et un contact conforme favorable à la formation et au piégeage des oxydes

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Kchaou, Mohamed. "Influence du couplage frottement-oxydation sur l’usure d’un acier à outil de travail à chaud : développement d’un tribomètre spécifique au cyclage de matriçage". Thesis, Ecole centrale de Lille, 2010. http://www.theses.fr/2010ECLI0030/document.

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Abstract (sommario):

L’amélioration de la durée de vie des outillages de mise en forme à chaud constitue un enjeu industriel important et encore mal maitrisé. En effet, les sollicitations induites lors de la mise en forme mettent en jeu des couplages impliquant des phénomènes thermiques, mécaniques, tribologiques et physicochimiques. Les modes de dégradation engendrés sont multiples, principalement par déformation plastique, par fatigue thermomécanique, par frottement et par oxydation. Les dégradations par frottement demeurent parmi les plus pénalisantes et les plus difficiles à appréhender et à maîtriser compte tenu de la complexité des couplages mis en jeu.Cette thèse aborde l’usure de l’acier à outil X40CrMoV5-1 dans le cas du matriçage à chaud du laiton. Les mécanismes d’endommagement et d’usure ont été analysés par le biais d’une expertise de matrices usées en production. Elle révèle différents types de dégradations, activés selon la localisation et l’exposition des surfaces aux sollicitations cycliques de matriçage. Elle a permis d’établir un scénario d’usure par abrasion à trois corps entretenu par le cyclage et dans lequel les oxydes du laiton et de l’acier à outil sont déterminants.L’oxydation de l’acier à outil et son comportement tribologique dans un état pré-oxydé ont été étudiés. Un essai original est proposé pour étudier l’influence du cyclage de matriçage sur le couplage frottement oxydation et ses conséquences sur l’usure. Un tribomètre spécifique a été développé et mis au point. Les essais de frottement reposent sur une analogie avec le cycle de matriçage, sans reproduire la mise en forme, et un contact conforme favorable à la formation et au piégeage des oxydes
Life time improvement of hot working tools becomes one of the major industrial issue unsufficiently mastered. Indeed, loadings induced by hot forming involve coupling between thermal, mechanical, tribological and physicochemical phenomena. They lead to multiple degradation modes (mainly by plastic deformation, thermo-mechanical fatigue, friction and oxidation). Friction induces one of the most detrimental damage, which is difficult to apprehend and to control allowing for the complexity of engaged couplings.This thesis deals with wear of tool steel X40CrMoV5-1 in the case of hot forging of brass. Damage and wear mechanisms were analyzed through an expertise of matrices after used in production. It reveals different types of damage, activated thanks to location and exposure of the matrix surface to cyclic loadings induced during forging. A scenario of a three-body abrasion is proposed maintained by working cycles and wherein brass and toll steel oxides are crucial.Oxidation and pre-oxidized tribological behavior of tool steel were investigated. An original test is proposed to study the influence of hot working cycling on friction-oxidation coupling and its effects on the wear of tool steel. A specific tribometer has been developed. The friction tests are defined by analogy with the hot-working cycle, without reproducing the forming process, favoring formation and trapping of oxides inside the contact

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Gaudout, Benoît. "Modélisation des évolutions microstructurales et étude de la lubrification par film solide lors du filage à chaud d'alliages de zirconium". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00376031.

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Abstract (sommario):

On a déformé à diverses températures et vitesses avec un dispositif de mini-filage et par torsion (avec des sauts de vitesse) le Zy-4 (dans le haut domaine alpha) et le Zr-1Nb (dans le domaine alpha + beta). Une caractérisation de la fragmentation de la structure au cours de la déformation puis de la croissance de grain en post-dynamique à été faite. La principale différence entre les alliages étant que le Zr-1Nb ne présente pas ou peu de croissance de grain lors d'un maintien dans le domaine alpha + beta après déformation. Le taux de recristallisation et la taille des grains des produits filés, avec ou sans traitement thermique ultérieur, ont été déterminés. Ces données rhéologiques et microstructurales ont permis de déterminer les paramètres de trois modèles décrivant successivement : la densité de dislocations à l'intérieur des cristallites et dans les sous-joints et joints de grains (Laasraoui/Jonas [LAA 91]) ; le processus de restauration dynamique continue (Gourdet/Montheillet [GOU 03]) ; la croissance de grain métadynamique. Dans le cas du Zircaloy-4, la modélisation microstructurale permet une prédiction fiable du taux de recristallisation après filage à chaud. Le cas du Zr-1Nb s'avère plus délicat car la finesse des structures déformées complique les observations. Ainsi seule une ébauche de modèle microstructural est proposée. L'opération est lubrifiée par un film solide qui, selon des essais de piégeage, est thermoviscoplastique. Le frottement le long du conteneur et diverses observations montrent que le mini-filage est en régime mixte de lubrification du fait notamment de la rupture du film lubrifiant induit par l'hétérogénéité de déformation de ces alliages. Expérience et simulation numérique montrent que le gradient de déplacement axial à travers le produit filé dépend du frottement et est atténué par l'adoucissement de l'alliage filé.

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Kaza, Guy. "Contribution à l'étude de la résistance thermique de contact et à sa modélisation à travers l'écrasement de l'interface tôle-outil dans la mise en forme à chaud de tôles d'acier". Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1249/.

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Abstract (sommario):

Nous avons mené une étude exploratoire sur l'évaluation en mise en forme à chaud de la résistance thermique de contact (RTC) tôle/outil pour mieux en appréhender les relations avec les paramètres que sont la pression et la rugosité. L'importance de la RTC dans des applications telles que l'emboutissage à chaud vient du fait qu'elle contrôle directement les échanges de chaleur et indirectement les propriétés finales des pièces. L'étude a porté sur la faisabilité de la mesure de la RTC entre un acier à outil X38CrMoV5 et une tôle d'acier pour l'emboutissage à chaud en l'occurrence la nuance 22MnB5. Deux moyens développés au LETEE et à l'ICA-Albi ont permis d'évaluer l'influence de la pression de contact sur la RTC respectivement en régime thermique établi pour le LETEE et transitoire pour l'ICA-Albi. La gamme de pressions comprises entre 4 et 80MPa explorées sur le moyen du LETEE a permis de mesurer une RTC qui diminue en ordre de grandeur de 2 ×10-4 à 6 ×10-5 m2KW-1. L'étude de l'effet de la rugosité à travers deux états de surface (poli et rectifié) sur les échantillons en X38CrMoV5, a montré des valeurs de RTC légèrement plus importantes sur les échantillons rectifiés. La tendance de la RTC à diminuer quand la pression augmente, a été confirmée sur le moyen de l'ICA-Albi, soit en variations comprises entre 3. 4 ×10-4 m2KW-1 et 2. 7 ×10-4 m2KW-1 pour des pressions allant de 40 à 160 MPa. Comparativement, les valeurs obtenues sont en moyenne deux fois supérieures à celles mesurées au LETEE et les variations sont plus faibles. La RTC a ensuite fait l'objet d'une modélisation en deux étapes. La première étape a porté sur la mise en place d'un modèle d'écrasement des aspérités tenant compte de leur comportement rhéologique (élastique, plastique ou élastoplastique) pour évaluer l'aire de contact. La deuxième étape a consisté ensuite à définir une relation entre la RTC et la pression de contact à partir d'un modèle prédéfini liant l'aire de contact à la RTC. À partir du modèle de conductance obtenu, la simulation du contact tôle/outil sous ABAQUSTM, nous a permis de reproduire des températures en fonction de la pression de contact, avec des écarts maximaux de 5 °C par rapport aux températures expérimentales
An exploratory study has been conducted to estimate the thermal contact resistance (TCR) in hot forming at the sheet/tool interface, in order to understand its relationships with pressure and surface roughness parameters. The importance of the TCR in applications such as hot stamping comes from the fact that it controls the heat exchanges directly and has an indirect effect on the properties of the final parts. The study is focused on the feasibility of measuring the TCR between a tool made of X38CrMoV5 steel and a steel sheet made especially for hot stamping. The grade of sheet used in the study is 22MnB5 grade. Two facilities developed at the LETEE and at ICA-Albi have helped to assess the influence of contact pressure on TCR in constant thermal conditions for the LETEE and transient conditions for the ICA-Albi respectively. A range of pressures between 4 and 80 MPa has been explored on the LETEE facility. A decrease in TCR from 2 × 10-4 to 6 × 10-5 m2KW-1 in order of magnitude was measured. The influence of surface roughness has been investigated through two surface states on X38CrMoV5 tool samples: one is a ground surface and the other is a polished state. The results showed slightly larger values of TCR for rectified samples. The trend of decreasing TCR with an increase in pressure has been confirmed on the ICA-Albi facility. Variations between 3. 4 × 10-4 m2KW-1 and 2. 7 × 10-4 m2KW-1 have been measured for a range of pressures from 40 to 160 MPa. In comparison, the values obtained are on average twice as high than those measured at the LETEE and with lower measurement variations. The TCR has then been subject to a two steps modelling process. The first step is focused on site crushing of asperities taking into account their rheological behavior (elastic, plastic or elastoplastic) to assess the contact area. The second step consisted in defining a relationship between the TCR and the contact pressure from a predefined model, linking the contact area to the TCR. From the resulting conductance model, a simulation of contact has been conducted under ABAQUSTM. By simulation, the evolution of temperatures according to contact pressure has been reproduced with a maximum deviation of 5°C from experimental temperature measurements

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Fortier, Martin. "Les effets de la rugosité de surface du moule sur a microstructure et la résistance à la déchirure à chaud pour un alliage A1 - 4.5%p/p Cu /". Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 2000. http://theses.uqac.ca.

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Liu, Zhigang. "Étude numérique et expérimentale de AZ31-O feuille en alliage de magnésium formage à chaud". Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00718370.

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Abstract (sommario):

Dans ce projet, le matériau est l'alliage de magnésium AZ31-O en tôle. L'épaisseur de tôles est de 1,2 mm. Les essais de traction à chaud sont réalisés afin d'étudier la ductilité de l'alliage de magnésium AZ31-O, la température et l'influence la vitesse de déformation sont incluses dans tous les tests. Le résultat d'analyse montre que la ductilité est renforcée avec une température croissante et une vitesse de déformation décroissante, le phénomène d'adoucissement est évident à la température élevée. La propriété anisotrope n'est pas considérée dans ce projet. Les essais Nakazima à chaud avec le poinçon d'hémisphère sont réalisés pour étudier la formabilité de l'alliage de magnésium AZ31-O. Enfin, la FLD (Forming Limit Diagram) est identifiée et les comparaisons montrent que la formabilité est préférable à une température plus élevée. En outre, les prédictions des limites de formage sont effectuées dans le modèle M-K. La comparaison montre clairement avec la prédiction théorique ne convient pas avec l'expérience. Les simulations des éléments finis sont effectuées pour un emboutissage par poinçon hémisphérique et un emboutissage en croix. Tout d'abord, les simulations d'emboutissage de poinçon hémisphérique sont réalisés sur FORGE® et sur ABAQUS®. Les résultats des simulations de FORGE et de ABAQUS sont comparés afin d'étudier la différence de divers codes de simulation des éléments finis. Deuxièmement, le comportement de d'endommagent est étudié dans FORGE par modèle d'endommagement Lemaitre. Enfin, la simulation d'emboutissage en croix qui est un benchmark de la conférence 2011 NUMISHEET est réalisée avec FORGE. La charge de poinçon, l'épaisseur et la distribution de température sont obtenues et comparées pour chaque simulation. En outre, ces résultats de la simulation de benchmark (FORGE) sont également comparés à d'autres logiciels de simulation en conférence. Les résultats des analyses détaillées sont présentés dans cette thèse.

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Dingremont, Norbert. "Analyse de la compatibilité des traitements de nitruration par voie ionique avec les dépôts par plaquage ionique : application à l'acier de construction 35NCD16 et à l'acier d'outillage pour travail à chaud Z38CDV5". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL110N.

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Abstract (sommario):

Afin de déterminer dans quelle mesure les traitements de nitruration par voie ionique peuvent être compatibles aves les dépôts par plaquage ionique, nous avons analysé l'influence de la procédure de dépôt sur la stabilité des couches nitrurées. Ce travail a permis de montrer que le cycle thermique associé à la procédure de dépôt peut conduire à lui seul à la déstabilisation des couches de combinaison et seulement celles-ci. Dans ce cas, la stabilité thermique intrinsèque des couches de combinaison est mise en cause. Nous avons également mis en évidence la déstabilisation de ces mêmes couches lors de la réalisation de l'étape de décapage ionique effectuée sous plasma d'argon seul et ce, pour des températures de dépôt relativement basse (400°C). Ce phénomène conduit à la dénitruration des couches de combinaison et à la formation d'une interphase ferritique qui est à l'origine des problèmes d'adhérence observés lors de l'élaboration de revêtements durs. L’introduction d'une pression partielle d'azote contrôlée dans le plasma d'argon au début de l'étape de décapage permet de contourner ce problème, elle met également en évidence la présence d'espèces nitrurantes dans le plasma. Cette constatation nous a permis d'envisager l'étude de la faisabilité des traitements de nitruration dans les installations de dépôt BALZERS. Celle-ci a conduit à la réalisation des traitements plurifonctionnels de nitruration et de dépôt dans une même installation d'une part, en raison des gains cinétiques observés au niveau du traitement thermochimique et d'autre part, en raison d'une meilleure adhérence du dépôt sur les couches nitrurées. En effet, la transition entre les deux traitements ne nécessite pas une remise à l'air de l'installation ce qui réduit considérablement les risques de contamination interfaciale couche nitrurée - revêtement. En second lieu, l'élévation des vitesses de nitruration, provenant d'une plus grande réactivité des faisceaux de plasma à haute densité de courant, a permis d'industrialiser de façon rentable ce nouveau procède de traitement plurifonctionnel

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Russier, Vincent. "Contribution à la description théorique de l'interface métal noble / solution électrolytique". Paris 6, 1986. https://hal.science/tel-04577395v1.

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Abstract (sommario):

Description théorique de l'interface entre un métal noble et une solution électrolytique. La description de l'interface solution-paroi solide est décrite par le modèle "civilisé" dans lequel les molécules sont des sphères dures portant un dipôle ponctuel et les ions de sphères dures chargées. Détermination du profil de densité des dipôles lorsque ceux-ci interagissent avec la surface ainsi que le profil de densité des ions. Pour l'interface métal noble-vide, calcul du travail de sortie et de l'énergie de surface. Utilisation d'un modèle simple permettant de traiter la surface et de rendre compte de l'hybridation s/d
Theoretical description of the interface between a noble metal and an electrolytic solution. The description of the solution-wall solid interface is described by the "civilized" model in which the molecules are hard spheres bearing a point dipole and the ions of charged hard spheres. Determination of the density profile of dipoles when they interact with the surface and the density profile of ions. For noble-vacuum metal interface, calculation of output work and surface energy. Use of a simple model to treat the surface and account for hybridization s/d

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Thomas, Anoop Ebey. "Modélisation numérique thermo-viscoplastique du procédé de forgeage des métaux par l’Approche Pseudo Inverse". Thesis, Reims, 2019. http://www.theses.fr/2019REIMS003/document.

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Abstract (sommario):

Le forgeage à chaud est un procédé de formage des métaux utilisé pour former des matériaux qui sont difficiles à former à froid ainsi que pour réaliser des géométries complexes. La réduction de la limite d’élasticité à haute température et une augmentation subséquente de l’aptitude à la mise en forme constituent le principal mécanisme à l’origine du procédé. Les méthodes numériques constituent un moyen efficace de prédire les états de contrainte / déformation du produit à différentes étapes de la mise en forme. Bien que les méthodes classiques soient suffisamment précises pour fournir une représentation appropriée du procédé, elles ont tendance à être coûteuses en ressources informatiques. Cela limite leur utilisation dans des cas concret, en particulier pour des études d’optimisation du procédé. L’approche pseudo inverse (API), développée dans le contexte du forgeage à froid 2D axisymétrique, fournit une estimation rapide des champs de contrainte et de contrainte dans le produit final pour une forme initiale donnée. Dans ce travail, l’API est étendue pour inclure les effets thermiques et visco-plastiques dans le procédé de forgeage ainsi que dans le cas général 3D. Les résultats sont comparés aux codes commerciaux disponibles basés sur les approches classiques pour montrer l’efficacité et les limites de l’API. Les résultats obtenus indiquent que l’API est un outil assez efficace pouvant être utilisé à la fois pour des simulations 2D et 3D du forgeage à chaud
Hot forging is a metal forming process used to form difficult-to-form materials as well as to achieve complex geometries. The reduction of yield stress at high temperatures and a subsequent increase in formability is the primary mechanism that drives the process. Numerical methods provide an efficient means to predict the material yield and the stress/strain states of the product at different stages of forming. Although classical methods are accurate enough to provide a suitable representation of the process, they tend to be computationally expensive. This limits its use in practical cases especially for process optimization. Pseudo Inverse Approach (PIA) developed in the context of 2D axisymmetric cold forming, provides a quick estimate of the stress and strain fields in the final product for a given initial shape. In this work, the PIA is extended to include the thermal and viscoplastic effects on the forging process as well as to the general 3D case. The results are compared with commercially available software, based on the classical approaches, to show the efficiency and the limitations of PIA. The results obtained indicate that PIA is a quite effective tool that can be used for both 2D and 3D simulations of hot forging

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Keïta, Mohamed. "Texturing of a TiAl alloy via hot deformation and phase transformations". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2024. http://www.theses.fr/2024LORR0141.

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Abstract (sommario):

Dans cette étude, une analyse expérimentale approfondie a été réalisée sur la compression à haute température (1280°C) d'un alliage TiAl TNM, visant à comprendre l'évolution de sa microstructure et de sa texture sous diverses conditions de déformation. Un dilatomètre a permis d'effectuer la compression à haute température, et la diffraction des rayons X à haute énergie (HEXRD - Synchrotron) a fourni des informations in-situ sur la transformation de phase et la texture. Le SEM-EBSD (Microscopie Électronique à Balayage - Diffraction des Électrons Rétrodiffusés) a permis de corréler l'orientation cristallographique aux caractéristiques microstructurales, et le SEM-EDX (Spectroscopie de Dispersion d'Énergie des Rayons X) a analysé la composition élémentaire de l'alliage. La compression uniaxiale dans la région des phases (α+β) a entraîné la transition d'une texture aléatoire vers une texture fibreuse {0002}α. Une texture basale forte a été obtenue sous des conditions de forte déformation et de faible taux de déformation, montrant un potentiel d'optimisation par des processus contrôlés. Les mécanismes observés lors de la déformation à haute température, tels que le glissement de dislocations, la polygonisation, la recristallisation dynamique continue (CDRX) et le glissement aux joints de grains (GBS), ont été analysés par rapport à leurs impacts sur la microstructure. L'influence de la déformation et du taux de déformation a été étudiée pour comprendre leur rôle dans l'évolution microstructurale. Un phénomène important observé durant la compression à haute température est la résurgence de la phase γ métastable. Cette résurgence a un impact significatif sur les propriétés mécaniques. Deux transformations de phases ont été identifiées : la transformation β → γ suivant la relation d'orientation Kurdjumov-Sachs (K-S) à tous les taux de déformation, et la transformation α → γ suivant la relation d'orientation Blackburn (BOR) à faibles taux de déformation. Dans la transformation β → γ, la sélection des variants a été analysée, révélant que le facteur de Schmid jouait un rôle clé. Les différences de composition chimique entre les phases β et γ ont mis en évidence le caractère displacif-diffusif de cette transformation. La transformation α → γ a montré des mécanismes similaires, mais a produit deux morphologies distinctes de γ : nodules et lamelles. Les lamelles suivaient strictement la BOR, formées par compression et cisaillement. En revanche, les nodules γ semblent résulter de la fragmentation initiale des lamelles γ, suivie de leur grossissement. Le comportement en déformation de l'alliage TNM sous différents taux de déformation a été étudié de façon systématique. Les courbes contrainte-déformation vraies, couplées aux données EBSD, ont mis en évidence les différences entre les comportements à faible et fort taux de déformation. À faibles taux, une région élastique suivie d'un état stable a été observée. À taux élevé, les courbes montraient une région élastique initiale, suivie d'un écoulement plastique, d'un écoulement discontinu, puis d'un état stable. À haut taux, l'échauffement adiabatique initié par la transformation α → β a augmenté la fraction de phase β, entraînant un adoucissement du matériau. L'état stable observé résulte d'un équilibre entre l'écrouissage par glissement de dislocations et l'adoucissement par récupération dynamique (DRV), CDRX et/ou GBS. L'analyse des désorientations intragranulaires a montré que le glissement de dislocations dominait à haut taux de déformation, tandis qu'à faible taux, ce mécanisme cédait progressivement la place au glissement aux joints de grains. Il a aussi été révélé que la déformation déclenchait la résurgence de la phase γ dans les grains β. Cette étude a permis de mieux comprendre les mécanismes de déformation à chaud et les processus de restauration, contribuant au contrôle microstructural et à l'optimisation des propriétés mécaniques des alliages TiAl
In this study, a detailed experimental investigation was conducted on the high-temperature (1280°C) compression of a TNM TiAl alloy, with the goal of understanding its microstructure and texture evolution under different deformation conditions. A dilatometer was used for high-temperature compression, while in-situ phase transformation and texture were analyzed using High-Energy X-ray Diffraction (HEXRD) at a synchrotron source. SEM-EBSD (Scanning Electron Microscopy - Electron Backscatter Diffraction) was employed to correlate crystallographic orientation with microstructural features, and SEM-EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) was used to analyze the alloy's elemental composition. Uniaxial compression in the (α+β) phase region led to a transition from a random texture to a {0002}α fiber texture. A strong basal texture developed at high strain and low strain rates, indicating the potential for optimizing the texture through controlled deformation. The mechanisms involved in high-temperature deformation, such as dislocation slip, polygonization, continuous dynamic recrystallization (CDRX), grain fragmentation, and grain boundary sliding (GBS), were analyzed for their impact on the alloy's microstructure. The study also examined the influence of strain and strain rate on these mechanisms, providing insights into how microstructure and texture evolve under different conditions. A key observation was the resurgence of the metastable γ phase during high-temperature compression, which has significant implications for mechanical properties. Two phase transformations were identified: the β → γ transformation, following the Kurdjumov-Sachs (K-S) orientation relationship, and the α → γ transformation, following the Blackburn orientation relationship at low strain rates. In the β → γ transformation, crystallographic analysis revealed that the Schmid factor played a critical role in variant selection. The chemical differences between the β and γ phases pointed to the displacive-diffusive nature of the transformation, involving both diffusion and displacement mechanisms. The α → γ transformation exhibited similar mechanisms, but resulted in two distinct γ morphologies: nodules and lamellae. The lamellae followed the Blackburn OR and formed through combined compression and shear, while γ nodules likely arose from the fragmentation and subsequent coarsening of γ lamellae, indicating different transformation pathways. The deformation behavior of the TNM alloy at different strain rates was systematically investigated. True stress-strain curves, EBSD microstructural data, texture analysis, and Kernel Average Misorientation (KAM) maps highlighted the differences in response to low and high strain rates. At low strain rates, the stress-strain curve showed an elastic region followed by a steady state. At higher strain rates, the curve displayed yielding, discontinuous yielding, and a steady state. The high strain rate induced adiabatic heating, initiating the α → β transformation and increasing the β phase volume fraction, leading to softening. In both cases, the steady-state deformation resulted from the balance between strain hardening from dislocation slip and softening due to dynamic recovery (DRV), CDRX, and GBS. Intragranular disorientation analysis showed that dislocation slip was dominant at high strain rates, while at lower strain rates, dislocation slip transitioned to grain boundary sliding as strain increased. Additionally, deformation was found to trigger the resurgence of the γ phase within β grains, affecting the microstructure. Texture analysis confirmed that the different phases developed distinct textures during deformation. This study enhances the understanding of hot deformation mechanisms such as dislocation slip, recovery, recrystallization, and phase transformation, providing valuable insights into microstructure and texture control for optimizing the mechanical properties of TiAl alloys

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Rosinosky, Guillaume. "Élasticité de l’exécution des processus métier". Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0003/document.

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Abstract (sommario):

La disponibilité de plateformes middleware dans le cloud, avec un passage à l'échelle transparent est un vrai progrès pour les développeurs et les intégrateurs logiciels. Ils peuvent développer et déployer leurs applications sans s'inquiéter des détails opérationnels. Cependant, le coût d'exploitation d'une infrastructure dans le cloud peut devenir rapidement important. Les fournisseurs doivent disposer de méthodes pour le réduire en adaptant la taille des ressources aux besoins des clients. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur les applications Web multi-tenant transactionnelles, plus particulièrement les moteurs d'exécution de processus métiers. Nous proposons des méthodes permettant d'optimiser les coûts opérationnels d'un fournisseur d'exécution de processus "en tant que service" (BPMaaS) tout en assurant un niveau suffisant de qualité de service. Ce type d'applications ne passe pas facilement à l'échelle à cause de sa couche persistance et de la nature transactionnelle des opérations. Il faut distribuer les installations des clients de manière à optimiser les coûts et éventuellement les déplacer en fonction de l'évolution de la charge. Ces déplacements (ou migrations) ont un impact sur la qualité de service et il faut les limiter. Dans un premier temps, nous proposons une méthode de mesure de la capacité des ressources du cloud en termes de débit d'exécution de tâches BPM, puis nous proposons une méthode de mesure de l'impact des migrations que nous avons évalué, ceci confirmant nos hypothèses. Ensuite, nous proposons plusieurs modèles d'optimisation linéaire, ainsi que des heuristiques d'allocation de ressources et de distribution des clients prenant en compte le coût de l'infrastructure, la capacité des ressources et les besoins des clients, tout en limitant les nombres de migrations. Ces modèles sont fondés sur la connaissance de l'évolution de la charge des clients par unité de temps. Nous avons expérimenté les trois méthodes que nous avons proposées sur la solution BPM Bonita, et montré qu'elles permettent des gains substantiels sur l'exploitation de l'infrastructure par rapport à une méthode basique
The availability of middleware platforms in the cloud, with "transparent" scalability, is a progress for software developers and integrators. They can develop and deploy their applications without worrying about technical details. However, the exploitation cost of a cloud infrastructure can quickly become important. Providers requires methods to reduce this cost by adapting the size of ressources to the needs of the customers. In this thesis, we focus on multi-tenant transactional web applications, more precisely on business processes execution engines. We propose methods allowing to optimize the operational costs of providers of business process execution "as a Service" (BPMaaS) while ensuring a sufficient level of quality of service. This type of application do not scale well because of its persistence tier and of the transactional nature of operations. One must distribute the customers installations in order to optimize the cost, and sometimes move them depending of the needs of the customers. These moves (or migrations) have an impact on the quality of service and they must be limited. First, we propose a method for measuring the size of resources in terms of BPM tasks throughput, and then a method for measuring the impact of migrations we evaluate, thus confirming our hypothesis. We also propose several linear optimization models and heuristics targeting resouce allocation and distribution of customers, while limiting the number of migrations. These models are based on the knowledge of the needs of customers per time slot. We have experimented our three methods on the BPM solution Bonita, and demonstrated that they provide substantial savings on the infrastructure exploitation compared to a basic method

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Rosinosky, Guillaume. "Élasticité de l’exécution des processus métier". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0003.

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Abstract (sommario):

La disponibilité de plateformes middleware dans le cloud, avec un passage à l'échelle transparent est un vrai progrès pour les développeurs et les intégrateurs logiciels. Ils peuvent développer et déployer leurs applications sans s'inquiéter des détails opérationnels. Cependant, le coût d'exploitation d'une infrastructure dans le cloud peut devenir rapidement important. Les fournisseurs doivent disposer de méthodes pour le réduire en adaptant la taille des ressources aux besoins des clients. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur les applications Web multi-tenant transactionnelles, plus particulièrement les moteurs d'exécution de processus métiers. Nous proposons des méthodes permettant d'optimiser les coûts opérationnels d'un fournisseur d'exécution de processus "en tant que service" (BPMaaS) tout en assurant un niveau suffisant de qualité de service. Ce type d'applications ne passe pas facilement à l'échelle à cause de sa couche persistance et de la nature transactionnelle des opérations. Il faut distribuer les installations des clients de manière à optimiser les coûts et éventuellement les déplacer en fonction de l'évolution de la charge. Ces déplacements (ou migrations) ont un impact sur la qualité de service et il faut les limiter. Dans un premier temps, nous proposons une méthode de mesure de la capacité des ressources du cloud en termes de débit d'exécution de tâches BPM, puis nous proposons une méthode de mesure de l'impact des migrations que nous avons évalué, ceci confirmant nos hypothèses. Ensuite, nous proposons plusieurs modèles d'optimisation linéaire, ainsi que des heuristiques d'allocation de ressources et de distribution des clients prenant en compte le coût de l'infrastructure, la capacité des ressources et les besoins des clients, tout en limitant les nombres de migrations. Ces modèles sont fondés sur la connaissance de l'évolution de la charge des clients par unité de temps. Nous avons expérimenté les trois méthodes que nous avons proposées sur la solution BPM Bonita, et montré qu'elles permettent des gains substantiels sur l'exploitation de l'infrastructure par rapport à une méthode basique
The availability of middleware platforms in the cloud, with "transparent" scalability, is a progress for software developers and integrators. They can develop and deploy their applications without worrying about technical details. However, the exploitation cost of a cloud infrastructure can quickly become important. Providers requires methods to reduce this cost by adapting the size of ressources to the needs of the customers. In this thesis, we focus on multi-tenant transactional web applications, more precisely on business processes execution engines. We propose methods allowing to optimize the operational costs of providers of business process execution "as a Service" (BPMaaS) while ensuring a sufficient level of quality of service. This type of application do not scale well because of its persistence tier and of the transactional nature of operations. One must distribute the customers installations in order to optimize the cost, and sometimes move them depending of the needs of the customers. These moves (or migrations) have an impact on the quality of service and they must be limited. First, we propose a method for measuring the size of resources in terms of BPM tasks throughput, and then a method for measuring the impact of migrations we evaluate, thus confirming our hypothesis. We also propose several linear optimization models and heuristics targeting resouce allocation and distribution of customers, while limiting the number of migrations. These models are based on the knowledge of the needs of customers per time slot. We have experimented our three methods on the BPM solution Bonita, and demonstrated that they provide substantial savings on the infrastructure exploitation compared to a basic method

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Aghahadi, Mohammad. "Etude expérimentale et modélisation physique des transferts couplés chaleur-humidité dans un isolant bio-sourcé". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCA007/document.

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Abstract (sommario):

Le caractère fortement hydrophile des isolants thermiques bio-sourcés, a montré que les modèles classiques de transfert thermique ne sont pas suffisamment adaptés pour leur caractérisation thermique. Ce travail de thèse vise à répondre à cette problématique par des approches expérimentale et théorique des transferts couplés chaleur-humidité. Dans l’approche expérimentale, un isolant thermique en feutre de fibres de lin (FFL) a été développé puis caractérisé, dans différents états hygrométriques, au moyen d’un dispositif Plan Chaud asymétrique. Des isothermes d’adsorption de l’humidité corrélés aux modèles théoriques GAB, GDW et Park permettent une caractérisation hydrique de cet isolant. Dans l’approche théorique, un modèle physique, de transfert couplé chaleur-humidité au sein de l’isolant FFL humide, est proposé. Il est résolu numériquement, en configuration 3D transitoire, par la méthode de éléments finis sous COMSOL Multiphysics et par la méthode des différences finies, en configuration 1D transitoire, sous MATLAB. La méthode de Levenberg-Marquardt couplée avec le modèle direct 1D transitoire et les températures mesurées a permis d’estimer la conductivité thermique apparente de l'échantillon étudié avec une erreur relative inférieure à 6% par rapport aux mesures expérimentales, validant ainsi les modèles théoriques
The conventional heat transfer models are not sufficiently suitable for thermal characterization of bio-sourced thermal insulating materials due to their strongly hydrophilic nature. The proposed work in this PhD thesis aims to answer this problem with experimental and theoretical approaches of coupled heat-moisture transfers. In the experimental approach, a thermal insulating material based on Flax Fiber Felt (FFF) is developed and then characterized at different hygrometric conditions with an asymmetric hot plate device. The humidity diffusion characterization of the samples is done using the GAB, GDW and Park theoretical moisture adsorption isotherm models. In the theoretical approach, a physical model of heat and mass transfer is proposed. It is solved numerically, in transient 3D configuration, by the finite element method under COMSOL Multiphysics and, in transient 1D configuration, by the finite difference method under MATLAB. The Levenberg-Marquardt method coupled with the 1D transient direct model and the measured temperatures made it possible to estimate the apparent thermal conductivity of the studied sample with a relative error of less than 6% compared to the experimental measurements, thus validating the theoretical models

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De, Castro Emmanuelle. "Le frottement des toles galvanisées en emboutissage : étude par tof-sims de la réactivité de surface vis-à- vis de l'acide oléique et des sulfonates de calcium". Paris, ENMP, 2003. http://www.theses.fr/2003ENMP1137.

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Slimani, Ali. "Développement d'une méthodologie de caractérisation à haute température des alliages métalliques par micro-indentation". Compiègne, 2012. http://www.theses.fr/2012COMP2001.

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Abstract (sommario):

Lors des processus de fabrication ou d'assemblage à hautes températures les matériaux métalliques subissent des modifications de leurs compositions chimiques ainsi que de leurs structures, ce qui affecte leurs propriétés et caractéristiques mécaniques locales du matériau. Ces changements microstructuraux dépendent d'une part de la température considérée et d'autre part de l'historique du traitement thermique qu'a subi le matériau. Or, dans la majorité des cas, l'histoire des échanges thermiques, qui dépend de différents paramètres (convection, conduction, rayonnement ) se différencie dans le volume en chaque point du matériau ce qui induit des changements de propriétés locales pour ce dernier. Dans le cadre de cette thèse nous avons exploré la possibilité d'utiliser la microindentation à haute température pour déterminer les lois de comportement des alliages d'aluminium de fonderie. Le modèle de comportement retenue dans le cas de notre étude pour décrire le comportement mécanique des alliages d'aluminium. à haute température est issue du formalisme de viscoplasticité modèle "bicouche", où l'état interne est défini par deux déformations inélastiques. La méthode de descente quadratique de type Levenberg-Marquardt est utilisée pour déterminer un meilleur jeu de paramètres à identifier qui minimise l'erreur entre la courbe simulée et la courbe expérimentale. Comme le soudage est l'application retenue dans le cadre de cette thèse, la méthodologie d'identification développée est appliquée au soudage pour caractériser le comportement mécanique local des joints soudés et identifier divers comportement entre les différentes zones du cordon de soudure
Indentation technique has been used extensively to measure the elastic modulus and hardness of materials. Lt has been instrumented and used successfully to identify other mechanical properties at room temperature. However the extension of this technique for characterization at high temperature is in its beginning. The main goal of my thesis is to characterize cast aluminum alloys using microindentation test at different temperatures. Ln addition to the quantities measured directly from indentation test such as Young modulus and hardness, we also determined the characteristic parameters like work hardening and viscoplasticity parameters at different temperatures. Ln this work, the high temperature indentation tests are combined with inverse analysis to calibrate the constitutive model parameters. Welding is one of the most important metal-joining processes used in diverse industries. However, the very concentrated heat in fusion welding, leads to a local dilatation and metallurgical phase transformation that generate inhomogeneous plastic deformation and residual stresses in the welded parts which can be a source of cracking and fracture problems in welded structures. Ln this study we use the micro indentation technique at different temperature which is a powerful tool to characterise the mechanical properties of a welded bond. The aim of this part is to characterize the differences of the mechanical properties of the different zones of the weld

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Close, Damien. "Alternative protective coatings for hot stamped automotive body parts". Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0083/document.

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Abstract (sommario):

De nombreux revêtements sont actuellement disponibles pour les aciers emboutis à chaud et trempés pour le domaine de la construction automobile. Afin d’augmenter les performances des produits actuels en termes d’aptitude à la mise en forme à chaud, de résistance contre la corrosion et de compatibilité avec les procédés de fabrication ultérieurs, les constructeurs automobiles et les sidérurgistes ont développé de nombreux types de matériaux alternatifs. Peu de produits ont trouvé une place importante dans l’utilisation industrielle. L’objectif de ce travail est de procéder à une vue d’ensemble des performances des produits actuels, d’identifier de nouveaux concepts de revêtements et d’étudier leur compatibilité pour l’application de la mise en forme à chaud. Cette étude porte sur les revêtements d’alliages de Zn-Mn. De nombreux bains électrolytiques et paramètres électriques ont été étudiés afin de déterminer des conditions de déposition optimales pour obtenir des alliages Zn-Mn avec une forte teneur en Mn. Les propriétés cristallographiques, microstructurales et anticorrosives de couches obtenues sur des plaques d’acier de grandes dimensions ont été caractérisées avec de nombreuses techniques. La compatibilité des couches protectrices pour le traitement d’austénitisation a été évaluée après des traitements thermiques à différentes températures et durées de chauffe. Une attention particulière a été portée sur l’évolution de la composition et des phases d’interdiffusion formées, ainsi que sur l’apparition de mécanismes d’oxydation et d’évaporation à haute température. Enfin, l’aptitude à la mise en forme à chaud et notamment la susceptibilité à la fissuration par métaux liquides de ces nouveaux revêtements ont été évaluées par des essais d’emboutissage
Various coatings are currently available for press-hardened steels used for the automotive construction, mainly with the aim of providing good anticorrosive properties to the body components. In order to improve performance of the coated products in terms of hot formability, corrosion protection and suitability for subsequent manufacturing processes, steelmakers and car manufacturers investigated various alternative coating materials. Only a few solutions resulted in a serial production. The aim of this study is to proceed to a screening of the performance of current coating variants, to identify new concepts for alternative coating materials and assess their suitability for the hot stamping application. The present work is focused on the study of Zn-Mn alloy coatings. Various electroplating baths and electric parameters were studied in order to determine optimal deposition conditions for obtaining Zn-Mn alloys with high Mn contents. The deposits obtained on large-scale steel plates were characterized with regards to their crystallographic, microstructural and anticorrosive properties. The behavior of the coating materials during austenitizing treatment was studied after heat treatment to different temperatures and heating durations. A particular attention was given to the evolution of the composition, the interdiffusion phases formed as well as to the presence of oxidation and evaporation mechanisms at high temperature. At last, the forming properties of the alternative coating materials and their susceptibility for liquid metal embrittlement were assessed on the basis of direct hot stamping experiments

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Velay, Vincent. "Modélisation du comportement cyclique et de la durée de vie d'aciers à outils martensitiques". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001209.

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Abstract (sommario):

Ce travail constitue une contribution visant à décrire le comportement et prédire la durée de vie en fatigue d'aciers à outils pour travail à chaud. Pour y parvenir, la méthodologie suivie, s'articule autour de deux parties complémentaires qui sont l'étude de modèles de comportement et de durée de vie adaptés aux aciers martensitiques revenus. Le comportement cyclique des aciers X38CrMoV5 (47HCR) et 55NiCrMoV7 (42 HCR) a été étudié dans différentes conditions de sollicitations et de température. L'influence de la vitesse et de l'amplitude de déformation, des temps de maintien dans les cycles ainsi que les effets de rochet ou d'accommodation plastique pour des essais pilotés en contrainte ont été inclus dans la modélisation. Deux modèles (ONERA, 2M1C) s'inscrivant dans le cadre des processus irréversibles de la thermodynamique ont été considérés. Ils ont été présentés et identifiés avec succès par niveau de complexité croissant selon les types de sollicitations pris en compte. Comparé au modèle ONERA, le modèle 2M1V permet les meilleures descriptions des essais en déformation et des essais à contrainte imposée. En outre,deux mécanismes différents issus du modèle ont été rattachés aux évolutions de microstructure (dislocations, carbures) identifiées en fatigue oligocyclique. Deux étapes de validation ont ensuite été menées fournissant des résultats encourageants: la première, dans une configuration isotherme à l'aide d'essais à déplacement imposé réalisés sur des éprouvettes à concentration de contraintes, la deuxième anisotherme à partir d'essais de fatigue thermique menés conjointement avec l'université de KARLSTAD (Suède). L'étude de la durée de vie de l'acier X38CrMoV5 a été abordée dans une deuxième partie. Afin de couvrir une large gamme de sollicitations comparable à celle induite dans les procédés de mise en forme à chaud, des essais LCF ont été effectués pour compléter la base expérimentale existante. Les mécanismes d'amorçage et de propagation en fatigue relaxation à 560°C ont de plus été étudiés. Enfin, un modèle d'endommagement continu anisotherme de type ONERA a été identifié. L'analyse des résultats expérimentaux utilisés lors de l'identification n'a pas fait apparaître de mécanisme dépendant du temps, aussi seule la composante d'endommagement de fatigue a été activée dans la modélisation. La dernière phase de cette étude concerne la validation du modèle de durée de vie. Les prédictions fournies par le modèle ont été comparées avec le nombre de cycles à rupture issu d'essais LCF et TMF d'un précédent travail.

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Hentati, Nesrine. "Matériaux composites à matrice organique pour garnitures de frein : analyse des liens entre le procédé d’élaboration, la microstructure, les propriétés et le comportement tribologique : analyse des liens entre le procédé d’élaboration, la microstructure, les propriétés et le comportement tribologique". Thesis, Ecole centrale de Lille, 2014. http://www.theses.fr/2014ECLI0012/document.

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Abstract (sommario):

Les matériaux composites organiques pour garniture de frein à friction sont le fruit d’une élaboration complexe, composée d’une succession d’étapes (mélange de constituants, préformage à froid, moulage à chaud, post-cuisson) ce qui rend difficile la maitrise du lien entre procédé, propriétés et comportement de ces matériaux en particulier du fait des synergies entre les constituants formant le mélange d’une part, et entre la composition et le procédé de fabrication d’autre part. Les travaux de thèse se sont focalisés sur deux étapes de fabrication, le moulage à chaud et la post cuisson, avec l’objectif de mieux comprendre l’influence de certains paramètres du procédé de fabrication sur les performances des matériaux : la température et la durée de moulage à chaud, la durée de post cuisson. L’analyse a porté sur la compréhension des liens entre la microstructure, les propriétés, le comportement tribologique et les mécanismes de frottement et d’usure, par le biais d’une démarche expérimentale fondée sur des formulations matériaux simplifiées ainsi que sur des essais d’usure élémentaires, spécifiques aux sollicitations de freinage
Organic composite friction materials for brake lining result from a complex elaboration made up of successive stages (mixture of constituents, cold preforming, hot molding, post-curing) that makes difficult the mastery of the link between process, properties and behaviour of friction material, especially because of synergies between constituents on one hand, and between composition and manufacturing process on the other hand. Two manufacturing stages were involved in this study, the hot molding and the post-curing, with the aim of a better understanding of the influence of certain parameters of the manufacturing process: the temperature and the duration of hot molding, and the duration of post curing. The analysis has focused on the understanding the relationship between microstructure, properties, tribological behaviour and friction and wear mechanisms of materials.The experimental approach was based on the development of simplified formulations of friction material, and on an elementary wear test specifically designed for braking loadings

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Sirvin, Quentin. "Etude du comportement mécanique de tôles en alliage de titane et des paramètres procédé dans les opérations d'emboutissage à hautes températures". Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2018. http://www.theses.fr/2018EMAC0003.

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Abstract (sommario):

Dans l'industrie aéronautique, les alliages de titane sont utilisés pour leur excellent comportement mécanique associé à une faible masse volumique. Ils sont largement employés sous forme de tôles dont la mise en forme peut se faire par le biais de trois procédés : à température ambiante par opération d'emboutissage, à très hautes températures (T≈900°C) par formage superplastique (SPF) et à des températures intermédiaires (T=730°C, 880°C) par formage à chaud (HF). Le projet repose sur le développement du procédé d'emboutissage à chaud d'une tôle d'alliage de titane Ti-6Al-4V en conditions isothermes à des températures inférieures à 700°C. Par conséquent, la détermination des paramètres procédés et matériaux constitue une étape importante pour la mise en œuvre de simulations numériques et contribue à la réussite des opérations d'emboutissage de pièces industrielles. Ces paramètres procédés sont liés à la vitesse du poinçon, aux efforts de serre-flan et au frottement induit entre le flan et l'outillage. Leur analyse a permis de déterminer deux niveaux de températures (400°C et 500°C) offrant une chute drastique du coût énergétique, en comparaison des procédés HF ou SPF, tout en conservant des niveaux d'allongement suffisants. Les paramètres matériaux influençant le comportement de l'alliage sont analysés et quantifiés. Ils peuvent être influencés par plusieurs mécanismes : élasticité, viscosité, anisotropie (Hill48, Barlat91) et nature de l’écrouissage (isotrope, cinématique). Dans cette étude, un modèle de comportement élasto-viscoplastique anisotrope, capable de considérer les trajets de chargement subis par la tôle lors de sa mise en forme, a été formulé pour les deux niveaux de température. L’implantation du modèle de comportement a été réalisée dans le code de calcul éléments finis Abaqus/Standard 6.14® interfacé avec le logiciel ZMAT®. Elle a permis d’une part des simulations d’emboutissage de profil Omega pour lesquelles des comparaisons avec les expériences ont été réalisées et d’autre part, des calculs sur une pièce de forme complexe
In the aerospace industry, titanium alloys are used for their excellent mechanical behavior associated with low density. They are widely available in sheet form and the final shape can be obtained through three processes: at room temperature by stamping operation, at very high temperatures (T≈900°C) by superplastic forming (SPF) and at intermediate temperature (T=730°C, 880°C) by hot forming (HF). The project is based on the development of the hot stamping process of Ti-6Al-4V titanium alloy sheet under isothermal conditions at temperatures below than 700°C. Therefore, the determination of the process and material parameters constitutes an important stage for implementing the numerical simulation while contributing to the success of the stamping operation at the scale of an industrial part. The process parameters are related to the punch speed, the blank holder forces and the friction induced between the sheet and the tool. Their analysis allowed to determine two temperature levels (400°C et 500°C) leading a drastic drop in energy cost, compared to HF or SPF processes, while maintaining enough elongation levels. The material parameters influencing the behavior of the alloy are analyzed and quantified. They can be influenced by several mechanisms: elasticity, viscosity, anisotropy (Hill48, Barlat91) and nature of hardening (isotropic, kinematic). In this study, an anisotropic elasto-viscoplastic behavior model, able to consider the loading path undergone by sheet during forming, has been formulated for both temperature levels. The implementation of the behavior model is achieved in Abaqus/Standard 6.14® Finite Element code with the material library plugin ZMAT®. It enables, on the one hand, stamping numerical simulations of a simple shape Omega profile for which experimental comparisons were done, on the other hand, calculations on an industrial part with a complex shape

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Dessolier, Thibaut. "Effet de la température sur les hétérogénéités de déformation plastique dans les alliages de magnésium". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI094/document.

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Abstract (sommario):

L’objectif de cette étude est de quantifier la contribution intra et intergranulaire lors d’une sollicitation à haute température d’un alliage de magnésium (AZ31). Afin de répondre à cette problématique scientifique, un essai de traction in situ à haute température dans un MEB a été mis en place. Un important travail de développement a été réalisé autour de cet essai afin de lever un nombre de verrous technique conséquent. Ces verrous expliquent en partie pourquoi il existe aujourd’hui peu d’étude in situ à haute température sur des alliages de magnésium. Un marqueur local ayant la forme d’une microgrille a été déposé sur notre échantillon étant donné que celui-ci n’offre aucun contraste local pour la corrélation d’image numérique (CIN). Afin le dépôt du marqueur local, une cartographie EBSD a été réalisée. À l’aide des joints de grains issus de la carte EBSD, on peut venir superposer les joints de grains aux champs de déformation issue de la CIN.À l’aide des essais de traction in situ à haute température, on a pu mettre en avant l’effet de la température sur les différents mécanismes de déformation actif. Tout ce travail de développement nous permet ainsi de pouvoir localiser les hétérogénéités de déformation plastique à la fois en fonction de l’évolution de la déformation et pour plusieurs températures. D’après les essais menés, on a pu mettre en évidence le fait que plus la température est élevée, que plus les hétérogénéités de déformation plastique se localisent au voisinage des joints de grains. Basé sur une hypothèse cœur/manteau, on a pu venir quantifier la contribution intergranulaire, et mettre en avant que celle-ci devenait plus importante avec la température
The aim of this study is to quantify the intra and intergranular contribution of the deformation during a high temperature micromechanical test on a magnesium alloy (AZ31). In order to answer this scientific issue, we have developed an in situ tensile test at high temperature within a SEM. It has required a significant preparation work in order to push the current technical limits of this type of test on magnesium alloy. These technical limits can partly explain why there are currently few in situ studies at high temperature on magnesium alloys. A local marker in the form of a microgrid was placed on our sample as it does not provide any local contrast for digital image correlation (DIC). Before the deposition of the microgrid, EBSD mapping was made. Using the grain boundaries from the EBSD, we can superimpose the deformed grain boundaries on the strain map from the DIC.Using high temperature in-situ tensile tests, we were able to highlight the effect of the temperature on the different active deformation mechanisms. This whole development work enables us to locate the plastic deformation heterogeneities both according to the evolution of the deformation and for several temperatures. From the tests conducted, it has been shown that the higher the temperature, the more heterogeneous the plastic deformation heterogeneities are located in the vicinity of the grain boundaries. Based on a heart/coat hypothesis, we were able to quantify the intra and intergranular contribution, and show that it became more important with temperature

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Baccar, Manel. "Etude de l'endommagement et du comportement en fatigue des aciers à outils". Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2014. http://www.theses.fr/2014EMAC0001/document.

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Abstract (sommario):

Les outillages de mise en forme à chaud sont soumis à des sollicitations thermomécaniques transitoires. Ils sont donc confrontés à la fissuration par fatigue. Le but de ce travail est d'étudier le comportement et la durée de vie en fatigue des aciers d'outillage, notamment leurs résistances à la propagation de fissure. Dans un premier temps, les chargements thermiques imposés aux outillages de fonderie sous pression de magnésium et d'emboutissage à chaud ont été évalués. Ensuite, le comportement et la durée de vie de l'acier à haute conductivité thermique HDC1 ont été étudiés et comparés à l'acier AISI H11 (acier de référence) en fonction de la température. L'acier HDC1 présente un adoucissement cyclique stable à 20°C et 300°C. Par contre, l'intensité d'adoucissement est plus importante à hautes températures. La durée de vie a été étudiée en utilisant les lois de Manson-Coffin et de Basquin. A hautes températures, l'oxydation devient un mécanisme d'endommagement primordial pour l'acier HDC1 et provoque des durées de vie plus courtes que celles observées sur l'acier AISI H11. La résistance à la propagation de fissure de fatigue a été déterminée dans des aciers à la température ambiante par le biais de critères : l'amplitude de facteur d'intensité de contrainte (∆K) et l'amplitude d'ouverture en pointe de fissure (∆CTOD). La méthode de corrélation d'images a permis de mesurer (∆COD) et d'évaluer (∆CTOD). L'ensemble de ces résultats a permis de mettre en évidence l'effet de fermeture de fissure et le comportement plastique en pointe de fissure. ∆CTOD présente un bon critère pour rationaliser la propagation de fissure dans les aciers étudiés.Enfin, la simulation numérique de la propagation de fissure en fatigue a été menée dans l'acier AISI H11 à 600°C par la méthode de relâchement des nœuds en éléments finis. L'effet des modèles de comportement monotone (élastoplastique) et cyclique (élastoviscoplastique) a été étudié sur le calcul de l'ouverture de fissure et la plasticité en pointe de fissure. L'influence du modèle de comportement est faible sur le calcul de l'amplitude d'ouverture de fissure ∆COD, du fait d'une plasticité confinée en pointe de fissure. Alors que, le modèle de comportement cyclique est mieux adapté pour décrire la plasticité en pointe de fissure
Hot metal forming tools are subjected to cyclic thermomechanical loading and damage by complex fatigue/wear/oxidation interactions. Thermal solicitations were measured on high pressure die casting and hot stamping processes. Based on thermal measurements, the isothermal fatigue behaviour and lifetime of a new high conductivity steel HDC1 were investigated at different temperatures and strain amplitude then compared to AISI H11 steel. As AISI H11, continue cyclic softening was observed in HDC1 at all temperatures. The Manson-Coffin and Basquin laws were used for life prediction models under different temperatures. It was observed that the fatigue/oxidation interaction was a principal damage mechanism of the HDC1 steel at high temperature. Fatigue crack propagation in steels was investigated at room temperature in SENT specimens. A digital image correlation technique was used to evaluate crack opening (∆COD) and crack tip opening displacement (∆CTOD) ranges. Crack growth rate were investigated using ∆K (Paris law) and ∆CTOD criteria. It was observed that the cyclic crack tip plasticity control the crack propagation resistance. Crack closure could be evaluated by ∆CTOD.Finite element method by debond technique was used to model the crack propagation of AISI H11 at 600°C using both monotonic elasto-plastic (EP) and cyclic elasto-viscoplastic (EVP) constitutive laws materials. The comparison of ∆COD calculated and measured had shown that monotonic EP and cyclic EVP had no significant effect on the ∆COD, mainly due to the small-scale yielding conditions. It is however observed that the cyclic constitutive law was the best suitable model for the crack tip plasticity effect

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D'Ans, Pierre. "Contribution à la mise au point d'une démarche rationnelle de sélection des traitements de surface: illustration dans le cas des dispositifs de fonderie de l'aluminium". Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2009. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210366.

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Abstract (sommario):

Sélectionner des traitements de surface pour l’industrie nécessite de prendre en compte :les propriétés à conférer au substrat, la nature et la géométrie de celui-ci et les caractéristiques du milieu extérieur. Certaines combinaisons de ces paramètres rendent difficile la sélection d’un traitement unique, d’où le recours à des multitraitements de surface. Dès lors, se posent les questions suivantes :

- Utiliser des multitraitements de surface peut se faire en scindant les différentes requêtes en sous-ensembles, de manière à ce que chaque traitement réponde à l’un d’eux. Dans quel ordre ces requêtes doivent-elles être introduites par rapport au substrat ?

- Comment sélectionner les traitements de surface répondant à chaque requête individuelle ?

- Comment classer des multitraitements en termes d’adéquation au problème posé ?

Dans ce travail, les première et troisième questions sont abordées, en explorant les requêtes concernant habituellement les dispositifs de moulage de l’aluminium :

- Résistance aux contraintes d’origine thermique.

- Résistance à la corrosion par les métaux fondus.

- Résistance au frottement.

L’analyse de la bibliographie relative aux traitements de surface utilisés dans ces systèmes a été analysée et des « architectures »-types ont été identifiées (chapitre 3). On prévoit, par exemple, un traitement conférant la résistance à la fatigue superficielle, ainsi qu’un revêtement étanche et résistant à l’aluminium fondu. Une barrière thermique est parfois préconisée.

Pour chacune des architectures, des traitements de surface individuels peuvent être sélectionnés. Un « facteur de performance » permettant de classer les solutions par rapport au problème de la fatigue thermique a été construit (chapitre 4) et discuté dans deux situations :

- Lorsqu’un revêtement est présent, et que les contraintes d’origine thermique (différence de dilatation thermique couche-substrat) menacent de le rompre lors de l’immersion dans un milieu corrosif à haute température. Des essais de corrosion dans de l’aluminium fondu ont été réalisés sur un acier revêtu par du nitrure de chrome dopé à l’aluminium, synthétisé par déposition physique en phase vapeur (chapitre 5 – collaboration :Inasmet).

- Lorsque des variations thermiques rapides menacent de rompre le substrat et la (les) couches. Des essais de fatigue thermique ont été réalisés sur de l’acier à outils pour travail à chaud non traité, boruré ou recouvert d’un multitraitements (zircone yttriée / NiCrAlY / boruration / acier). Le revêtement en zircone yttriée a été obtenu par projection par plasma. L’essai de fatigue thermique a été modélisé et le facteur de performance, discuté (chapitre 6).

Au chapitre 7, les architectures-types ont été introduites dans une méthodologie de sélection des multi-traitements de surface, qui a été appliquée dans deux cas :

- Celui des moules de fonderie, devant résister à la fatigue thermique et à la corrosion par l’aluminium fondu. Le facteur de performance a été extrapolé à d’autres situations qu’aux chapitres 5 et 6. Les solutions habituellement proposées pour résoudre ce problème sont retrouvées.

- Celui de deux pièces en acier frottant l’une contre l’autre en présence d’aluminium fondu.

To select surface treatments, one must account for the required functional properties, the substrate features and the solicitations the substrate must endure. Certain combinations of these parameters make it difficult to select a single surface treatment, a reason why several successive treatments are preferred. To select them, one needs to determine:

- How to divide the several requests into groups and how to stack up these groups from the substrate to the outer surface, so that each treatment deals with one specific group of requests/properties.

- How to select individual layers for each group of properties.

- How to rank the multi-treatments in terms of relevance for a given application.

In this work, one tries to answer the first and the third questions, by studying the case of aluminium foundry, in which the industrial devices frequently face the following solicitations:

- Thermal stress (thermal fatigue, thermal expansion mismatch).

- Presence of corrosive molten metal.

- Sliding wear.

In the literature, several “standard” architectures are proposed (chapter 3), like a diffusion layer reducing superficial fatigue plus a corrosion barrier layer. A thermal barrier coating is also sometimes proposed.

For each of these architectures, one can select individual treatments. To rank them, one devised a “performance index” for thermal stress (chap.4), which is discussed for two cases:

- For large differences between layer and substrate thermal expansion coefficients, when both are put into contact with a high temperature corrosive medium, the layer may be damaged. One discusses this case by examining the corrosion caused by molten aluminium for a steel substrate coated by anticorrosive chromium nitride doped with aluminium. The layer is produced by physical vapour deposition (chap. 5 – cooperation: Inasmet).

- Repeated fast surface temperature transients can also damage the substrate and/or the layer by thermal fatigue. One conducted thermal fatigue tests with samples of hot work tool steel, respectively untreated, simply borided and protected by a multilayer. In the last case, top coat is yttria stabilised zirconia, followed by a nickel superalloy and then a borided layer (undercoat). One synthesized the zirconia coating by plasma spray and one modelled the thermal fatigue (chap. 6).

In chap. 7, architectures from chap. 2 are introduced in a multi-treatment selection routine, which is applied in two cases:

- Foundry moulds for molten aluminium, withstanding both thermal fatigue and corrosion. The devised performance index is extrapolated beyond the tests of chap. 5 and 6 to treatments for this industrial application, thereby quantifying their respective merits.

- A foundry device exposed to molten metal and sliding wear.

Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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