Vers la caractérisation du collage des alliages d'aluminium en mise en forme à froid

Les alliages d'aluminium sont des matériaux qui ont une forte tendance aux collages lors de leur mise en forme : une rupture du film lubrifiant séparant la pièce et l'outil peut avoir des conséquences dramatiques sur l'opération de formage (rayures et fissures en surface de la pièce, encrassement et détérioration des outils, etc.). Les travaux présentés étudient les mécanismes de collage d'un alliage d'aluminium 6082 lors de sa mise en forme à froid. Dans un premier temps, une méthodologie expérimentale utilisant le banc d'essai Upsetting-Sliding Test est proposée. Elle permet simuler en laboratoire des conditions de contact proches de celles rencontrées en industries. Une campagne d'essais est réalisée, sollicitant le matériau sous diverses conditions de pression de contact, de vitesse de glissement et de lubrification. Les analyses métallurgiques et mécaniques de cette campagne permettent d'établir un lien entre les conditions de contact d'une part et le transfert de matière sur les outils d'autre part. Les résultats montrent que l'apparition du collage ne se traduit pas par une augmentation importante du coefficient de frottement. Un mécanisme d'apparition du collage de l'aluminium sur les outils en forge à froid est alors proposé. Dans un second temps, l'aptitude à prédire l'apparition du collage des alliages d'aluminium est étudiée à l'aide de quatre modèles d'endommagement et de rupture usuels. Dans cette approche simplifiée, le film lubrifiant n'est pas modélisé, ni les forces d'adhésions. Un ensemble de simulations numériques est mené pour quantifier l'influence des conditions de contact rencontrées lors des essais UST sur l'état d'endommagement des éprouvettes au voisinage de leur surface. Les résultats montrent que le coefficient de frottement seul n'est pas suffisant pour rendre en compte de la sévérité du contact et qu'une approche multiéchelle est nécessaire pour simuler l'effet de la rugosité des outils sur l'apparition des premiers transferts de matière