Étude du procédé de mise en forme par application de lignes de chauffe effectuées sur plaques d'acier inoxydable 304L

Le procédé de mise en forme de plaque d'acier par pressage est répandu dans plusieurs industries, dont celle des fabricants d'aubes de turbines. Les aubes de turbines varient d'un modèle à l'autre, car leurs géométries sont adaptées aux conditions du site. Donc puisque la matrice de pressage et le poinçon sont uniques à chaque turbine, ce procédé s'avère couteux lors de la fabrication de la turbine. Afin d'offrir une alternative au procédé de pressage pour produire des aubes de turbines, le procédé étudié dans ce mémoire sera celui du thermoformage par application de ligne de chauffe. Une ligne de chauffe consiste à faire passer une source de chaleur comme un laser à haute densité énergétique ou une flamme au-dessus d'une plaque d'acier. Le procédé de mise en forme par application de ligne de chauffe est un procédé qui a fait ses preuves dans le domaine des composantes de coques de bateau. Dans le cadre de ce travail, une partie expérimentale a été effectuée dans un premier temps. L'objectif était de parvenir à tirer des lectures de température que produit le passage de la flamme dans l'épaisseur d'une plaque d'acier ainsi qu'à mesurer la déformation de la plaque après son refroidissement. Par la suite, l'expérience a été modélisée par la méthode des éléments finis (MEF). Bien que les résultats de la modélisation correspondent bien aux résultats expérimentaux avec une faible marge d'erreur, le temps de calcul s'avère long pour une simple ligne de chauffe. Puisqu'une ligne ne représente qu'une étape d'une mise en forme complète, le temps de modélisation par MEF du procédé entier devient donc extrêmement long. De plus, initialement nous ne savons pas où chauffer sur la plaque ni la puissance adéquate pour parvenir à obtenir une géométrie ciblée. En alternative à la MEF, un algorithme de reconstruction par géométrie différentielle est proposé. Cet algorithme utilise les propriétés fondamentales d'une surface tridimensionnelle, soit les pentes et les courbures. Puisque les endroits où les courbures sont les plus prononcées correspondent aux endroits où il faut plier la plaque, l'algorithme permet non seulement de cibler ces endroits, mais également d'estimer le nombre de passes. Les résultats pour quelques lignes de chauffe sont très prometteurs, puisque l'écart entre les résultats en déplacement de la simulation par MEF et ceux obtenus par l'algorithme est de l'ordre de quelques %, et permettent de trouver en moins d'une minute une solution semblable à celle de la MEF qui prendrait plusieurs heures