MATETPRO - Matériaux Fonctionnels et Procédés Innovants

OPTimisation multi échelle du PROcédé de renforcement par INDUction de pièces de géométrie compleXe – OPTIPRO-INDUX

Résumé de soumission


L'objectif du projet est de mettre en œuvre une démarche d'analyse, de contrôle et d’optimisation d'un procédé de traitement thermique superficiel par induction suivi d'une trempe. La pièce prise en exemple dans ce projet est le vilebrequin automobile, qui est une des pièces les plus critiques dans les futures motorisations imposées par les normes EURO 6. Cette pièce peut être renforcée dans ces parties les plus sollicitées par galetage ou par induction. Si l'induction est largement utilisée dans les gros moteurs, tels que poids lourds, son utilisation pour l'automobile est beaucoup plus rare, essentiellement pour des raisons de robustesse de process et de coût. En effet, les petits vilebrequins sont plus sensibles à la déformation après trempe induction de part leur géométrie (plus faible massivité). Cette déformation rend délicate l'utilisation de la trempe induction et augmente le coût global de la pièce (lié au downsizing).
La démarche d’analyse, d’étude et les résultats de ce projet ne se limiteront pas à la production de vilebrequin mais l’ensemble pourra être appliqué et réutilisé pour l’étude du renforcement par trempe après induction de toutes pièces de géométries complexes et sensibles aux distorsions. On peut citer comme exemple des arbres, pignons, crémaillères, etc.…
L’approche scientifique sera basée sur la conjonction d’approches complémentaires pour atteindre les objectifs fixés :
- la compréhension fine du comportement du matériau en situation de chauffage rapide
- la modélisation des couplages multiphysiques entre comportement électromagnétique, thermique, mécanique et transformations de phases métallurgiques
- la résolution numérique et l’optimisation
- la validation expérimentale des solutions optimisées obtenues
La complémentarité du partenariat (laboratoires en modélisation numérique des procédés et sciences des matériaux, industriel automobile, aciériste, expert en ingénierie électrique) permettra de mener à bien ce projet.
Les retombées du projet sont de plusieurs ordres:
- Scientifiques : améliorer la connaissance du comportement métallurgique du matériau en chauffage rapide, analyser finement les couplages thermiques-mécaniques-métallurgiques, progresser dans l’optimisation des procédés grâce à une modélisation numérique multiphysique prédictive.
- Optimisation du procédé et du matériau (structure, dureté, contraintes résiduelles, déformation…) à l'aide de la modélisation (aspect prédictif) pour permettre aussi une meilleure prise en compte dans le dimensionnement de la pièce.
- Technologiques : le traitement par induction est un traitement économique facilement implantable sur une nouvelle ligne de fabrication, et pouvant potentiellement donner une très bonne tenue en service.
- Economiques: Permettre la fabrication de petits vilebrequins automobiles à déformation minimale et reproductible. Rappelons que le redressage de vilebrequins traités par induction n'est pas possible, car générant au mieux des contraintes résiduelles défavorables, et au pire de la casse.
- Environnementaux: la réduction de la consommation d'énergie lors de la mise en œuvre des procédés contribue aux objectifs de développement durable

Coordinateur du projet

ASSOCIATION POUR LA RECHERCHE ET LE DEVELOPPEMENT DES METHODES ET PROCESSUS INDUSTRIELS (ARMINES) (Divers privé)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

TRANSVALOR
ASSOCIATION POUR LA RECHERCHE ET LE DEVELOPPEMENT DES METHODES ET PROCESSUS INDUSTRIELS (ARMINES)
ASCOMETAL
PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILE SA
UNIVERSITE DE LORRAINE
ELECTRICITE DE France - EDF
EFD INDUCTION

Aide de l'ANR 1 043 377 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

Liens utiles