Simulation du procédé de fluotournage avec FORGE®
FORGE® permet de simuler le procédé de fluotournage, utilisé pour mettre en forme des pièces de révolution. Le fluotournage est un procédé de mise en forme basé sur la déformation plastique du métal, entre un mandrin et un outil molette. Il peut être effectué à froid ou à chaud, et permet de réaliser des pièces de révolution sans soudure, avec des épaisseurs variables tout en conservant le fibrage du métal.
Le fluotournage étant un procédé incrémental en rotation avec un grand nombre de tours de l’ensemble pièce-mandrin, un nombre important d’incréments de calcul est nécessaire avec une formulation lagrangienne afin de respecter la géométrie. Afin de réduire le temps de calcul, il est alors intéressant de s’intéresser à des modèles de simulations approximant la variable rotation de ce procédé de mise en forme.
Distribution de contraintes lors du repoussage d'un moyeu
SIMULATION PRÉDICTIVE DU FLUOTOURNAGE
FORGE® permet de prédire précisément :
- La géométrie finale de la pièce
- La distribution de l’épaisseur de la pièce, et donc la présence de strictions locales
- Les défauts, tels que la présence de replis
- Les évolutions métallurgiques dans le cas de fluotournage à chaud
- La déformation plastique
- Les contraintes résiduelles
- Le critère d’endommagement de Latham et Cockroft (rupture en traction)
- Le cycle de vitesse et de déplacement de la molette optimal à utiliser
- L’effort de la molette
Prédictions des replis lors du fluotournage
FONCTIONNALITÉS CLÉS DE FORGE® POUR LE FLUOTOURNAGE
- Une approche Lagrangienne qui permet de simuler très précisément le procédé de fluotournage comme dans la réalité.
- Une approche ALE (Arbitrairement Lagrangienne Eulérienne) pour accélérer le temps de calcul.
- Une approximation de modèle 2.5D prenant en compte la position de contact de la molette en rotation permet une prédiction géométrique des formes et des efforts du procédé dans des temps extrêmement courts.
- Un remaillage automatique permettant lors d’un calcul d’adapter le maillage de la pièce aux conditions du procédé et de réduire le temps de calcul.
- La cinématique automatique des outils permettant de calculer automatiquement la vitesse de la molette en fonction du frottement pour une simulation précise du procédé en 3D.
- Une presse 2D de type fluotournage permettant de piloter le déplacement de la molette par rapport à sa position ou sa vitesse linéaire suivant les directions X et Z. La vitesse de rotation du système permet de calculer les points de contact de la molette avec la pièce tout au long du process.
- Template dédié qui permet de réaliser une mise en donnée simplifiée du fluotournage.
- La modélisation élasto-plastique réelle pour le fluotournage à froid permet de prédire les contraintes résiduelles dans la pièce.
Simulation fluotournage
ETUDE DE CAS : FLUOTOURNAGE D’UNE JANTE EN ALUMINIUM
L’exemple présenté ici correspond à la mise en forme d’une jante en aluminium. Après les étapes de forgeage, perçage et évasement également réalisés dans FORGE®, le fluotournage est réalisé dans une simulation 2D, avec un temps de calcul de 10 minutes.
Le remaillage adaptatif permet d’avoir des éléments fins dans les zones de travail : sous la molette et en contact avec le mandrin.
Le matériau est un alliage d’aluminium, modélisé par une loi élasto-viscoplastique.
La géométrie finale et les épaisseurs de la pièce sont conformes à la géométrie attendue.
Les résultats de simulation révèlent la présence de 2 replis. Le logiciel FORGE® permet d’optimiser la course de la molette pour éviter ce défaut.
Prédiction de la pression sur la roue et de la force sur le rouleau
