Dufaure Niclas MECAMAT2008 - Centrale Nanteswebsite.ec-nantes.fr/aussois2008/diaporamas/... · Le forgeage chez PSA Peugeot CitroLe forgeage chez PSA Peugeot Citro ëën : apports

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

3



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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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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Peugeot Citroën




gamme







6




Peugeot Citroën




gamme







7




Peugeot Citroën




gamme


Equilibrer les efforts de forge

entre les différentes étapes




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Peugeot Citroën

Prévention des risques

Tester les hypothèses d’anomalie

Préciser les procédures de

contrôle en usine

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Simulation du forgeage chez PSA Peugeot Citroën


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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Simulation de forgeage chez PSA Peugeot Citroën


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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Simulation du forgeage chez PSA Peugeot Citroën


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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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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Un projet multi-partenaires

GEMPPMUMR 5510

ASCOFORGE

UMR 7635

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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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Planning

3 ans

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Les pièces forgées possèdent un fibrage

Forgeage

Lopin corroyé

Pièce fibrée

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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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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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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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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


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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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Modélisation du fibrage avec Forge2005®

� A enrichir au cours du projet

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1ère phase Modélisation du VER : outil numérique Digimat

Modélisation de l’évolution des inclusions et des grains durant le forgeage

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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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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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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



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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)

Documents

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