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1PSA/DTI/DPMO/CPBM
Le Forgeage chez PSA Peugeot Citroën : Apports de la simulation
31 Janvier 2008
N. Dufaure, A. Niclas
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Introduction
L’utilisation du logiciel de forgeage chez PSA
Peugeot Citroën
Aide à la mise au point des gammes de
déformation
Prévention des risques
Aide au développement de nouveaux procédés
Influence du procédé de fabrication sur les
caractéristiques mécaniques
Conclusion
SommaireSommaireSommaireSommaire
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Introduction
Plusieurs impératifs :
Réduction des coûts
Délais de développement
Prix de revient des pièces
Allègement
Contexte : normes anti pollution
Dimensionnement des pièces au plus juste
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Utilisation du logiciel de forgeage chez PSA
Peugeot Citroën
Aide à la mise au point de la
gamme de déformation
Assurer la géométrie en fin de
gamme
Eviter les formation de défauts
Equilibrer les efforts de forge entre
les différentes étapes
Estimer l’usure des outillages
Optimiser la mise au mille
(réduction coût matière)
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Utilisation du logiciel de forgeage chez PSA
Peugeot Citroën
Aide à la mise au point de la
gamme de déformation
Assurer la géométrie en fin de
gamme
Eviter les formation de défauts
Equilibrer les efforts de forge entre
les différentes étapes
Estimer l’usure des outillages
Optimiser la mise au mille
(réduction coût matière)
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Utilisation du logiciel de forgeage chez PSA
Peugeot Citroën
Aide à la mise au point de la
gamme de déformation
Assurer la géométrie en fin de
gamme
Eviter les formation de défauts
Equilibrer les efforts de forge entre
les différentes étapes
Estimer l’usure des outillages
Optimiser la mise au mille
(réduction coût matière)
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Utilisation du logiciel de forgeage chez PSA
Peugeot Citroën
Aide à la mise au point de la
gamme de déformation
Assurer la géométrie en fin de
gamme
Eviter les formation de défauts
Equilibrer les efforts de forge
entre les différentes étapes
Estimer l’usure des outillages
Optimiser la mise au mille
(réduction coût matière)
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Utilisation du logiciel de forgeage chez PSA
Peugeot Citroën
Prévention des risques
Tester les hypothèses d’anomalie
Préciser les procédures de
contrôle en usine
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Simulation du forgeage chez PSA Peugeot Citroën
Aide au développement de nouveaux procédés
Un nouveau process d’obtention de pièces aluminium a été développé à PSA ; la gamme de fabrication est la suivante :
Il est ressorti des 1ers essais, plusieurs contraintes sur le process :
Compromis écrouissage/allongement dans les zones contraintes en service
Limitation de la formation de bavure (pas de découpe possible)
Fonderie Démasselotage Estampage Pièce forgée RevenuTrempe
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Simulation de forgeage chez PSA Peugeot Citroën
Aide au développement de nouveaux procédés
Les interactions dimensionnement / définition de la gamme sont les suivantes :
CDC pièceCAO pièce
finie et bruteCAO ébauche
de forge
CAO coquille et système de
coulée
Dimensionnement pièce
Calcul Forge Calcul Fonderie
Géométrie fin de forgeageZones sollicitées
Taux de déformation sur toute la pièceFaisabilité du forgeage(absence de défauts )
Géométrie ébauche coulée
Faisabilité de la fonderie(limitation des défauts )
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Simulation du forgeage chez PSA Peugeot Citroën
Aide au développement de nouveaux procédés
La simulation du forgeage permet :
L’optimisation des taux de
déformations
Travail sur la limitation de la
formation de la bavureLa définition de l’ébauche
coulée
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Influence du procédé de fabrication sur les
caractéristiques mécaniques
Présentation du projet
La notion de fibrage
Mise en évidence de l’anisotropie en fatigue
Modélisation de l’anisotropie
Campagne expérimentale de validation
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Un projet multi-partenaires
GEMPPMUMR 5510
ASCOFORGE
UMR 7635
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Objectifs
Quels sont les paramètres mécaniques et microstructurauxqui jouent un rôle significatif sur la tenue à la fatigue d’une
pièce industrielle forgée ?
Les outils de simulation numérique en Mise en Formesont ils capables de prédire précisément l’évolution et l’état final
de ces paramètres en fin de forgeage ?
Les modèles de fatigue multiaxialeactuels sont ils capables d’intégrer ces informations supplémentaires ?
Améliorer la prédiction du dimensionnement de pièces forgées en intégrant l’histoire thermomécanique et microstructurale des matériaux
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Planning
3 ans
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
La notion de fibrage
Les pièces forgées possèdent un fibrage
Forgeage
Lopin corroyé
Pièce fibrée
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
La notion de fibrage
Quelle définition du fibrage?
Alignement d’inclusions (inclusions dures)
Allongement d’inclusions (inclusions
ductiles)
Fragmentation des inclusions dans une
direction
Allongement des grains
…
Comportement anisotrope en fatigue
1010µµmm
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Mise en évidence de l’anisotropie en fatigue
acier 42CD4 resulfuré dans un état trempé revenu Rm=1200
MPa
sulfures allongés
Prélèvement des éprouvettes
Sens Long
Sens de corroyage
Sens Travers
45°
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Mise en évidence de l’anisotropie en fatigue
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Traction répétée Flexion rotative Traction -compression Torsion alternée
Sollicitations
Sig
maD
(M
Pa)
Sens Long
Sens 45°
Sens Travers
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Constat :
Comportement anisotrope pour tout type de sollicitation
Enjeux :
Modéliser cette anisotropie
L’utilisation doit pouvoir être industrielle
Stratégie :
Modèle de simulation process + calcul tenue
Campagne expérimentale de validation
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Simulation de forgeage Simulation de forgeage sous FORGE3sous FORGE3
ABAQUSABAQUSPrPréédiction de la diction de la rréésistance en sistance en
fatiguefatigue
PiPièèce forgce forgéée e ààconcevoirconcevoir
Simulation Simulation
du procdu procééddéé
Simulation du Simulation du comportement comportement
en serviceen service
••Dang VanDang Van••CritCritèère probabilistere probabiliste
Choix dChoix d’’un critun critèère de fatigue en fonction du re de fatigue en fonction du type de comportement en fatigue (mattype de comportement en fatigue (matéériau)riau)
Modèle produit / process
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Modélisation du fibrage avec Forge2005®
� A enrichir au cours du projet
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
1ère phase Modélisation du VER : outil numérique Digimat
Modélisation de l’évolution des inclusions et des grains durant le forgeage
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
2ème phase de la modélisation : Utiliser un critère de fatigue
microscopique
3ème phase de la modélisation : Alimenter un modèle macroscopique au
niveau de la pièce
Fissures s’initient principalement suivant le plan de cisaillement maximal
σσ σσ
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Campagne expérimentale de validation
Essais de fatigue sur éprouvettes prélevées dans un triangle usiné
(Ascometal)
Essais de fatigue sur matériau de base triangle (Metasco MC)
Essai sur triangle complet (INSA, ENSAM)
Essais interrompus (INSA)
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Un projet ambitieux
Fin du projet : fin 2008
Une quantification de l’effet du fibrage sur le comportement en
fatigue
Un fibrage optimisé vis-à-vis de la tenue en fatigue
Influence du procédé de fabrication sur les
caractéristiques mécaniques
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PSA/DTI/DPMO/CPBMPSA/DTI/DPMO/CPBM
Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citroëën : apports de la simulationn : apports de la simulation
Conclusion
La simulation du procédé de forgeage permet:
Optimiser le procédé et fabriquer à moindre coût
Avoir accès à de nombreux paramètres mécaniques sur la pièce
finale pour permettre le dimensionnement au plus juste des pièces
sollicitées mécaniquement (allègement)
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