Abstract :
[fr] Ce travail vise à mettre en évidence la robustesse du procédé de thixoformage des
aciers via l’étude qualitative et quantitative de l’influence des différents paramètres
impliqués dans le processus. Le thixoformage est la mise en forme des métaux à
l’état semi-solide et à microstructure globulaire. Dans ces conditions, il a été montré
que la consistance du matériau lors de la mise en forme diminue quand la vitesse
de cisaillement augmente et que les paramètres régissant son comportement sont
dépendants du temps.
Etape-clé de cette technologie, le chauffage est étudié au même titre que la
déformation. L’influence de la stratégie de chauffage, de la géométrie de l’inducteur
et des conditions extérieures est déterminée à l’aide de modélisations et d’essais de
réchauffage de lopins. Le transport entre le four et la presse est également abordé.
Pour étudier la sensibilité de l’étape de déformation, trois géométries sont utilisées
: le filage direct, une pièce d’étude rhéologique et une pièce industrielle. Ici
encore, les essais pratiques et la modélisation sont employés de manière complémentaire.
Les effets de la température du lopin et de celle des outils, de la vitesse de
déformation, de la lubrification et des effets thermiques sont ainsi analysés. Comme
pour le chauffage, la répétabilité de la déformation est mise en évidence.
Par ailleurs, les défauts et structures obtenus dans les pièces sont présentés avant
de discuter de la thixoformabilité des différentes nuances d’acier. En particulier, la
qualification d’alliages spécialement dessinés pour le thixoformage ou au contraire
réputés difficiles à mettre en oeuvre par cette technique est discutée.
Finalement, le problème de la durée de vie des outillages est abordé puisque
celui-ci est le dernier obstacle au développement de la technologie.
[en] This work aims to assess the robustness of the steel thixoforming process by a
qualitative and quantitative study of the influence of the parameters involved in
the process. Thixoforming is the shaping of metals in the semi-solid state and with
a globular microstructure. In this case, one shows that consistency decreases when
shear rate increases and that the process parameters leading the behaviour are time
dependent.
As a key-step of the technology, heating is studied as well as forming. Influences
of heating strategy, inductor’s geometry and external conditions are determined by
the help of modelling and heating experiments. Handling system between heating
furnace and press is also tackled.
To study the forming’s relability and sensitivity, three geometries are used : direct
extrusion, a rheological study part and an industrial part. Again, practical experiments
and modelling are used in a complementary way. Effects of slug’s temperature,
forming speed, lubrication and tool’s temperature are analysed. Repeatability
of heating and forming are highlighted.
The defects and structures obtained in the parts are presented before discussing
the thixoformability of steel grades. In particular, qualification of especially designed
grades as well as non adapted grades is discussed.
Finally, the tooling wear and lifetime issues are detailed as it is one of the mean
locks of the technology industrialisation.
