Lopin laminé brut
BAINITE PERLITE
2. ESSAIS DE COMPRESSION
Des essais de compression sur des lopins en acier C48 sont réalisés dans différentes conditions afin de relever les efforts de mise en forme et les évolutions de température dans le tas plan instrumenté. Ces informations doivent permettre de comparer les paramètres de simulation sous Forge 2007” du modèle micro-macro et de déterminer le coefficient d’échange thermique entre l’outil et la pièce.
Trois types d’essai de compression sont réalisés dans des conditions de mise en forme différentes :
une première série, avec une température de lopin de 1250°C, non semi-solide, une seconde série, avec une température de lopin de 1420°C, semi-solide, une troisième série, avec une température de lopin de 1420°C, et la surface du
tas plan protégée par la pulvérisation de Ceraspray‘, un isolant fluide à base de céramique.
Ces trois séries d’essais doivent mettre en évidence la différence des échanges thermiques suivant les conditions expérimentales.
Les températures dans le tas plan instrumenté sont mesurées par des thermocouples placés aux différentes positions indiquées sur la figure 46.
Figure III.46: Position des thermocouples dans le tas plan instrumenté.
1 3
3 4 5 6 7 2 1
2.1. Evolution de la température dans le tas plan instrumenté
Figure III.47: Evolution des températures des thermocouples du tas plan instrumenté pulvérisé de Cerasray pour un écrasement d’un lopin semi-solide chauffé à
1420°C.
La figure 47 présente l’évolution des températures dans le tas plan instrumenté (préalablement pulvérisé de Céraspray” dans ce cas) pour un lopin chauffé à plus de 1420°C.
La température indiquée par le thermocouple 1 est toujours supérieure à celle du thermocouple 5. Ces deux thermocouples ont la même position radiale mais le thermocouple 1 est axialement 3mm plus profond que le numéro 5. Il devrait donc indiquer une température inférieure. Cette anomalie se reproduit sur tous les essais, le thermocouple 1 n’a pas la position attendue. Il y a deux raisons possibles, soit le thermocouple n’est pas placé au fond du trou, soit le trou est trop profond. La position du thermocouple dans le trou a été validée. Il reste à vérifier par ultra son ou rayon X. la profondeur réelle du perçage.
Le thermocouple 6 a la même position radiale que le thermocouple 2 mais il est plus proche de la surface de 3mm. Les cinquante premières secondes, il indique toujours une température supérieure. Au-delà de ce temps les deux thermocouples indiquent la même température. Les résultats indiqués par ces deux thermocouples sont logiques, celui qui est le plus éloigné du lopin mesure une température moins élevée. De plus, ils mesurent des températures moins
élevées que les thermocouples 1 et 5 ce qui est cohérent vue leur position excentrée.
Les thermocouples 4 et 7 ont la même position radiale, la même position axiale décalée angulairement. Ils doivent indiquer les mêmes températures ce qui est le cas à une erreur près due à la position radiale du lopin sur le piston.
Toutes les mesures obtenues avec le tas plan instrumenté sont cohérentes sauf celle indiquée par le thermocouple 1.
Les thermocouples 2 et 6 sont utilisés pour la suite de la présentation des résultats des essais de compression.
2.2. Influence des conditions d’écrasement sur l’évolution de la
température
Les deux figures suivantes, 48 et 49, présentent l’évolution des températures mesurées par les thermocouples 2 et 6 dans les différentes conditions d’écrasement citées précédemment, température du lopin 1250°C, 1420°C et 1420°C avec pulvérisation de Céraspray” sur la surface d’écrasement du tas plan.
Figure III.48: Evolution des températures du thermocouple 2 (position : prof. 2mm radial 10mm) pour différentes conditions d’écrasement.
Figure III.49: Evolution des températures du thermocouple 2 (position : prof. 5mm radial 10mm) pour différentes conditions d’écrasement.
Les figures 46 et 47 montrent que les essais E3 et E4, lopin à 1250°C, comme les essais E5 et E6, lopin à 1420°C, ont une répétabilité correcte. La répétabilité n’est pas vérifiée pour les essais E8 et E9, lopin à 1420°C et tas plan pulvérisé de Céraspray”, l’allure de ces courbes sont relativement éloignées l’une de l’autre (pour un même thermocouple). Les conditions de mise en forme ne sont pas identiques comme le montrent également les photos de lopin écrasé du tableau 10, ce qui explique la différence de résultat.
Tableau III.10: Photos des lopins écrasés dans les différentes conditions.
L’essai E9 est le plus correct, la hauteur d’écrasement est plus conforme. Les mesures de température permettent également de mettre en évidence cette
E3 E4
E5
E8 E9
erreur expérimentale. L’essai E8, moins écrasé, a toujours une évolution de la température inférieure à l’essai E9 quel que soit le thermocouple considéré. Les photos montrent également qu’il y a éjection de matière dans le cas de l’essai E9 contrairement de l’essai E8.
Les figures 46 et 47 montrent l’influence de la température du lopin et l’impact de l’utilisation de Céraspray” dans l’évolution de la température dans le tas plan instrumenté. Plus la température du lopin est importante et plus les températures mesurées dans le tas plan sont élevées ce qui est cohérent. L’utilisation de Céraspray” doit permettre de limiter les échanges thermiques entre le lopin et le tas plan. L’évolution des températures dans le tas plan est moins rapide et leur maximum atteint est plus faible dans le cas de l’essai E9 que dans le cas des essais E5 et E6, ceci pour une température initiale de lopin identique. L’effet d’écran thermique du Céraspray” est bien vérifié.
2.3. Discussion concernant les essais de compression
L’influence de la température et de la céramique pulvérisée sur le tas plan est démontrée. Les résultats obtenus pour les essais de compression sont cohérents sauf les températures mesurées par thermocouple 1 qui n’est pas à la position nominale définie par le cahier des charges.
Dans l’avenir il faut multiplier les essais de compression en modifiant le matériau du tas plan, du piston ou du lopin. Le lubrifiant devra également faire l’objet d’une étude. Il faut aussi mieux contrôler les conditions de mise en forme en prenant soin d’être le plus répétitif possible, notamment sur le positionnement du lopin et de son chauffage.