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Modélisation de l'écoulement des poudres métalliques par l'introduction de paramètres microstructuraux

Myriam Brochu

Masters thesis (1999)

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Cite this document: Brochu, M. (1999). Modélisation de l'écoulement des poudres métalliques par l'introduction de paramètres microstructuraux (Masters thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/8778/
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Abstract

RÉSUMÉ Le présent travail a été effectué dans le but de mieux comprendre et d'améliorer le procédé de mise en forme par pressage à froid des poudres métalliques. On désire modéliser numériquement le pressage de façon à cibler les faiblesses afin d'y remédier avant l'opération industrielle. Pour réaliser des simulations de pressage par éléments finis, on doit intégrer à un logiciel les équations qui caractérisent le comportement plastique des poudres. Dans cet ordre d'idées, les objectifs du présent travail sont : I) l'obtention de résultats expérimentaux qui permettent de décrire une partie de la surface de densification des poudres : 2) la mise en évidence de l'influence de la taille, la forme et la dureté des particules sur la densification ; 3) l'intégration de ces caractéristiques à une fonction de densification générale. Pour atteindre les objectifs expérimentaux, une matrice de pressage triaxial a été conçue et instrumentée. Cet outil a permis de presser huit poudres différentes selon cinq états de contrainte compris entre celui qui se développe lors du pressage uniaxial et celui du pressage isostatique. Trois poudres de fer de granulométries différentes, trois poudres de cuivre de morphologies différentes et deux poudres d'acier inoxydable de duretés différentes ont ainsi été pressées. Les résultats expérimentaux sont jugés fiables, justes et d'une grande utilité. En effet, rares sont les auteurs qui ont présenté des résultats de ce genre dans la littérature actuelle. D'un point de vue analytique, on a réussi à mettre en évidence l'influence des différentes caractéristiques des poudres en présentant des courbes de compressibilité à partir de deux nouveaux paramètres d'état : le gain relatif de densité (H) et le gain logarithmique de volume (K). L'utilisation du paramètre K a entre autres permis de faire ressortir les différents mécanismes de densification affectés par les caractéristiques des particules de poudre. Une telle présentation n'a jamais été proposée dans les articles revus. Ces premiers résultats ont permis de conclure qu'une taille de particules fines et une morphologie irrégulière rendent les conditions de frottement plus agressives. Dans ces cas, la densification est retardée puisqu'une partie de l'énergie de pressage doit être attribuée au frottement. On propose d'utiliser une distribution de la surface spécifique des poudres comme paramètre pour caractériser les conditions de frottement. La forme des particules affecte aussi les mécanismes de densification. Plus les particules sont irrégulières et plus la densité apparente des poudres est faible, laissant place à une importante densification par réarrangement des particules. La contribution du mécanisme de consolidation par réarrangement des particules a été quantifiée par le rapport de Hausner. Quant à la dureté des particules, elle affecte le critère d'écoulement mais n'affecte pas directement l'expression de la contrainte équivalente. On a observé que plus la dureté est élevée et plus la densification est difficile. En appliquant la partie de consolidation du modèle de Tseng aux résultats expérimentaux, on conclut que la forme des particules est la caractéristique des poudres qui affecte le plus la densification, suivi de la dureté et de la taille des particules. Toutefois, en utilisant un critère de densification elliptique, on a pu mettre en évidence l'influence de ces caractéristiques sur la forme des surfaces de densification. Ainsi d'après les analyses effectuées, les fonctions fi et h doivent être des fonctions décroissantes de la surface spécifique et croissante du paramètre de Hausner. Ceci est observé à condition que le paramètre d'état choisi soit le gain relatif de volume. Enfin, bien que le modèle de Tseng ait été appliqué aux résultats, ceux-ci suggèrent plutôt des fonctions de densification convexes par rapport à l'axe de contrainte hydrostatique. CONTENU L'approche microscopique -- Approche macroscopique -- La mécanique des sols -- Matrice de pressage et instrumentation -- Étalonnage et pressage -- Essais préliminaires -- Traitement des résultats -- Présentation des résultats de pressage -- Les paramètres d'état K et H -- Les surfaces de densification -- Écrouissage, loi de comportement et loi d'écoulement -- Le critère de Mohr-Coulomb -- Critère de densification simplifié.

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Additional Information: Le fichier PDF de ce document a été produit par Bibliothèque et Archives Canada selon les termes du programme Thèses Canada https://canada.on.worldcat.org/oclc/1017547977
Department: Département de génie physique
Date Deposited: 04 Aug 2021 11:05
Last Modified: 02 Sep 2021 12:57
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/8778/

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