Description des mesures effectuées

Chapitre 2 Comportement des bagues anti-fluage en pliage

et caractérisation fine des matériaux

Ce chapitre se focalise sur les aspects expérimentaux de ce travail de thèse. En premier lieu, la description d’une campagne de mesure de la géométrie des bagues anti-fluage dans les conditions de production pour deux aciers (C67S et P-FLEX) est donnée. Le premier objectif de cette étude est l’évaluation de l’influence des paramètres du procédé tels que la cadence et le sens d’introduction de la bande sur le retour élastique. Le second objectif est de définir les géométries expérimentales de référence de la bague après retour élastique pour les deux matériaux, en vue de la corrélation avec les résultats de la simulation. On présente dans cette partie la technique de Décomposition Modale Discrète qui permet la mesure des défauts de la surface d’une pièce.

Le retour élastique est conditionné par la distribution des contraintes dans l’épaisseur juste après conformation. Ces contraintes sont déterminées à partir de l’histoire des déformations grâce à la loi de comportement du matériau qui définit la relation entre ces deux tenseurs. L’identification des paramètres de cette loi suit une stratégie établie en fonction de l’échelle de l’étude (microscopique ou macroscopique), des moyens d’essais, des paramètres à déterminer et des modes de déformation induits par l’opération de mise en forme à simuler. On comprend donc l'importance que revêt ici la sélection d'un modèle qui restitue correctement le comportement du matériau tout en ayant un nombre limité de paramètres à identifier. Cela nécessite de proposer :

- un modèle avec un nombre d’inconnues restreint,

- un protocole associé d’identification simple à mettre en œuvre,

- une gestion des données matériaux qui corresponde à une utilisation standard du

logiciel Abaqus.

Dans la seconde partie de ce chapitre, la procédure de caractérisation des matériaux par des essais de traction uniaxiale est présentée. Les résultats de la caractérisation pour les deux nuances d’acier étudiées dans cette thèse sont donnés.

1 Campagne de mesure des bagues anti-fluage

1.1 Description des mesures effectuées

La campagne de mesure des bagues produites vise à caractériser l’influence de trois paramètres sur le retour élastique des bagues anti-fluage :

Chapitre 2 Comportement des bagues anti-fluage en pliage et caractérisation fine des matériaux

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- le sens d’introduction de la bande,

- la cadence de la presse.

Deux nuances d’acier sont testées dans cette campagne :

- l’acier trempant C67S à l’état recuit d’épaisseur 0,8 mm ± 0,03 mm,

- l’acier P-FLEX B1000 d’épaisseur 0,8 mm ± 0,015 mm.

L’acier C67S est celui choisi lors de la conception de cette référence de bague. Le lot matière provient du fournisseur Bilstein et sa composition chimique est donnée par le Tableau 2. Le bon de livraison indique une valeur de Rm comprise entre 544 MPa et 554 MPa et une valeur de A% dans un intervalle de 22,8 %-25,4 %.

Tableau 2- Analyse à la coulée du C67S recuit.

Elément C Si Mn P S Al Cr Ni

% masse 0,71 0,23 0,68 0,008 0,004 0,001 0,25 0,04 L’acier de désignation commerciale P-FLEX B1000 est fourni par Paturle Aciers. Il s’agit d’un acier C60S ayant subi une trempe bainitique afin d’accroître sa résistance

mécanique. Le bon de livraison indique une valeur de Re0,2 comprise entre 856 MPa et

900 MPa, une valeur de Rm comprise entre 1066 MPa et 1093 MPa et un minimum d’allongement A% égal à 8 %. La composition chimique du lot matière est donnée par le Tableau 3.

Tableau 3- Analyse à la coulée du P-FLEX B1000.

Elément C Si Mn P S

% masse 0,58 0,28 0,66 0,006 0,002

Le P-FLEX est envisagé pour remplacer à terme le C67S recuit afin d’économiser l’opération de trempe de la bague.

Le sens d’introduction de la bande est un paramètre traduisant l’effet du bobinage. Mkaddem et Saidane [Mkaddem 07b] ont réalisé une expérience sur un pliage en tombé de bord dans lequel un paramètre lié au sens d’introduction de la bande est étudié. Le pliage est défini concave lorsque le poinçon charge la surface extérieure de la bande. Il est défini convexe lorsque le poinçon charge la surface intérieure de la bande comme illustré par la Figure 19.

Chapitre 2 Comportement des bagues anti-fluage en pliage et caractérisation fine des matériaux

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Figure 19. Schéma de définition des pliages concave et convexe [Mkaddem 07b].

La conclusion de cette étude est que le retour élastique est moins important pour un pliage convexe que pour un pliage concave. En effet, le bobinage de la matière induit dans l’épaisseur de la tôle un état de contrainte en traction vers la surface extérieure de la bande et en compression vers la surface intérieure. Le redressage diminue ces contraintes mais ne permet pas de les annuler. Par conséquent, lors du pliage concave, les contraintes vers la surface extérieure résultent de la somme des contraintes de traction initiales et des contraintes de traction dues au chargement. Lors du pliage convexe, le chargement par le poinçon de la surface intérieure de la bande permet dans un premier temps d’annuler les contraintes initiales de compression puis de générer des contraintes de traction. La tôle subit alors un changement de trajet de chargement qui est à l’origine du retour élastique moindre.

Deux cadences de production ont été testées :

- 127 coups par minute,

- 310 coups par minute.

La cadence de 127 coups par minute est la limite basse possible pour la production. La cadence de 310 coups par minute est la cadence habituelle de production. Au maximum, la cadence de la presse est 450 coups par minute mais elle est réservée uniquement pour un essai ponctuel. L’influence du réglage du redresseur n’est pas testée car les outilleurs ne font pas varier le paramètre du redressage lors de la mise au point de l’outillage. Ce paramètre est uniquement modifié si la bande n’arrive pas à s’introduire dans l’outil.

Le Tableau 4 résume la campagne de mesure des bagues anti-fluage testant l’influence

des paramètres liés au matériau, au sens d’introduction de la bande et à la cadence. Dans ce paragraphe, les campagnes n°1 et n°6 sont celles de référence respectivement pour le C67S et le P-FLEX. Elles sont effectuées sur des bagues produites avec les paramètres utilisés par les outilleurs pour la production usuelle de la bague. En effet, l’outilleur décide du sens d’introduction de la bande en fonction de la position de la bavure de découpe sur la bande. Celle-ci doit se situer à l’intérieur de la bague pour ne pas endommager le support plastique lors de sa mise en place. La bavure se situe sur la surface extérieure de la bande en C67S donc le pliage est convexe. Pour le P-FLEX, le pliage est concave car la bavure est située sur la surface intérieure de la bobine.

Chapitre 2 Comportement des bagues anti-fluage en pliage et caractérisation fine des matériaux

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Tableau 4. Résumé des campagnes de mesure des bagues anti-fluage. N° campagne Matériau Sens Cadence (coups/min)

1 C67S convexe 310

2 C67S concave 310

3 C67S convexe 127

4 C67S concave 127

5 P-FLEX concave 310