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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

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 17-12-2010
auteur(s) KChaou Mohamed
jury Desplanques Y.; Elleuch R.; Richard C.; Dammak M.; Denape J.; Halouani F.; Regaieg M.
école Ecole Centrale de Lille
  
résumé 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 engendrées lors de la mise en forme mettent en jeu des couplages dans lesquels interagissent des phénomènes thermiques, mécaniques, tribologiques et physicochimiques. Elles conduisent ainsi à une multiplicité des modes de dégradation, 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 d’abord 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 de l’empreinte aux sollicitations cycliques induites lors du matriçage. Elle a permis d’établir un scénario d’usure par abrasion à trois corps entretenu par le cyclage de mise en forme 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 de l’acier à outil. Un tribomètre spécifique a été développé et mis au point. Les essais de frottement reposent sur une analogie avec le cycle de mise en forme, sans reproduire la mise en forme elle-même, et un contact conforme favorable à la formation et au piégeage des oxydes.
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