Détection de l'apparition du grippage dans l'emboutissage d'alliages d'aluminium, partie II

FIGURE 1. La zone rouge à droite est la zone de dépôt sur un insert D2 nu testé avec le lubrifiant 61AUS. Le profil de ce gisement est présenté à gauche.

Note de l'éditeur : des chercheurs du Centre de fabrication et de matériaux avancés (CAMM) de l'Université d'Oakland ont récemment mené une étude pour déterminer quelle combinaison de matériau de matrice, de traitement de surface de matrice et de lubrifiant était la plus favorable pour éviter le grippage lors de l'emboutissage de pièces structurelles en aluminium. Cette recherche est présentée en trois parties. La première partie rapporte les résultats pour les matériaux de matrice D6510 et S0050A sans traitement de surface. La partie III discutera des résultats pour les inserts nitrurés et chromés dur D6510 et S0050A.

L'objectif des chercheurs était de déterminer l'apparition du grippage des inserts nus D2 et revêtus de carbone de type diamant (DLC) (Cr + CrN + aC:H:W + aC:H) en contact avec une feuille d'aluminium 5754 de 2,5 mm d'épaisseur et pour quantifier l'influence de la lubrification, de la force de contact et de la rugosité initiale de la surface de la matrice. La conception de l'outil est décrite en détail dans « Mesure du frottement pour l'emboutissage de l'UHSS ». La méthodologie expérimentale était la même que dans la première partie.

Les chercheurs ont examiné les inserts et pris des mesures de profil de la zone de grippage à l'aide d'un profilomètre Bruker. La figure 1 montre les inserts D2 nus lorsque le grippage a été déterminé pour le lubrifiant 61AUS, ainsi que le profil du dépôt illustré sur le côté gauche. La zone rouge sur le profil est la zone du gisement.

La force de traction dans cette configuration de test caractérise les forces de friction appliquées des deux côtés de la feuille tirée entre deux inserts plats serrés ensemble avec le simulateur de cordon de traction. Le coefficient de frottement (COF) a été calculé comme le rapport de la force de traction et de la force de serrage doublée, prenant en compte deux surfaces de friction. La force de serrage était une valeur constante pendant l'essai, car elle était entraînée par la pression dans le vérin hydraulique du simulateur de cordon de traction. Par conséquent, la courbe COF en fonction du déplacement de glissement était proportionnelle à la force de traction et fournissait la valeur expérimentale du COF, qui peut être appliquée à la simulation numérique comme avantage supplémentaire de cette étude.

La courbe COF pour une force de serrage de 55 kN avec une plaquette D2 nue lubrifiée avec de l'huile d'usine 61AUS est présentée à la figure 2. Cette courbe était l'un des moyens possibles de déterminer le grippage des plaquettes. L'augmentation du COF proportionnelle à la force de traction est le signe de l'initiation du grippage. Cette augmentation peut être interprétée comme une résistance supplémentaire provenant de la zone locale où une particule est soudée à la surface de la filière. Cette particule a créé une résistance locale mais plutôt significative à l'écoulement du matériau le long de la surface de l'insert en créant une entaille locale dans la surface de la feuille, ce qui a laissé une rayure sur la surface de la bande testée parallèlement à la direction de traction. Une légère augmentation de la courbe a été observée à une force de serrage de 50 kN, ce qui correspondait à 28 MPa de pression de contact moyenne et indiquait un début de grippage. Une augmentation plus évidente du COF a été observée avec une nouvelle augmentation de la force de serrage.

Les rayures sur l'échantillon de D2 nu avec lubrifiant 61AUS sont illustrées à la figure 3.

Les tests du D2 avec revêtement DLC avec les deux lubrifiants n'ont montré aucun grippage et un faible COF. Pour les essais avec 61AUS à une force de serrage de 100 kN, la force de traction maximale (15,8 kN) a dépassé le seuil d'élasticité du matériau en feuille (14,5 kN) mesuré expérimentalement sur la base de l'essai de traction des bandes testées. Aucun grippage n’a été observé dans les inserts.

Pour les tests des plaquettes D2 à revêtement DLC utilisant le lubrifiant DC2-90, la force de serrage a été augmentée jusqu'à 200 kN, ce qui correspond à la force maximale possible fournie par la pompe hydraulique. Aucun grippage n’a été observé dans les inserts, même si le COF augmentait pour des forces plus élevées.

La seule condition dans laquelle le grippage a été observé pour l'acier D2 revêtu de DLC était l'état sec sans lubrifiant. L'insert D2 avec revêtement DLC est représenté après cette expérience sur la figure 4. Le profil de dépôt est représenté à droite, et la zone rouge sur le profil est la zone de dépôt.