Du chauffage au refroidissement : le suivi des charges pour le traitement thermique – HECO

En ce qui concerne la fabrication des pièces métalliques, les secteurs de l’automobile, de l'aéronautique, du nucléaire et de l'énergie réclament un allégement des pièces métalliques, qu'elles soient de plus en plus fiables et qu'elles aient une durée de vie prolongée. Cette tendance contradictoire ne peut être résolue qu'en améliorant la qualité globale des pièces et le contrôle des procédés de fabrication. En tant que tel, le traitement thermique, une des dernières étapes de fabrication des pièces métalliques, est critique. En même temps, le contexte environnemental demande une transformation des procédés de trempe en substituant les fluides actuels par des variantes plus compatibles avec ce contexte.
Tout ceci implique la maîtrise et le contrôle de l’histoire thermique de ces pièces métalliques tout au long de leur cycle de fabrication. Cette maîtrise conduit à un enjeu spécifique : Contrôler à la fois le chauffage et le refroidissement comme un procédé global et intégré. C'est l'objectif du projet HECO : le contrôle de l'histoire des pièces métalliques pendant leur traitement thermique, du chauffage au refroidissement.
Depuis des années, la simulation numérique a été identifiée comme un moyen efficace de réaliser ce travail de contrôle et d'amélioration. Le logiciel ThosT dédié à la simulation des écoulements et du transfert thermique dans des fours et bacs de trempe, est utilisé par les industriels confrontés à ces problématiques. Il a été identifié que la simulation devait gagner en pertinence et précision en simulant le procédé complet (chauffage et trempe) comme un problème unique La simulation doit également intégrer la modélisation de phénomènes physiques tels que le rayonnement pendant la trempe ainsi que les phénomènes d'ébullition.
Compte tenu de la variété des systèmes existants dans les installations industrielles (ventilateurs, brûleurs dans les fours, turbines dans les bacs de trempe) et du transfert des pièces d’une installation à l’autre, la simulation numérique directe fait face à de nouveaux challenges pour simuler cette complexité croissante en maintenant des temps de calcul réalistes. Pour les résoudre, HECO propose d’incorporer aux solveurs de Mécanique des Fluides avec turbulence intégrés au logiciel ThosT des méthodes de réduction de modèle (ROM), des méthodes d’adaptation spécifiques aux maillages mobiles et d'intégrer des modèles radiatifs alternatifs (MACZM) pour réduire le temps CPU et rendre la simulation acceptable.
Afin de fournir un élément de contrôle, HECO intègre des investigations expérimentales pour le transfert thermique entre le four et l’ébullition selon les différentes conditions de procédé ( fluides différents, mise en circulation du fluide de trempe, déplacement des charges).
Afin de finaliser la mise à disposition des capacités développées aux utilisateurs finaux, HECO organise leur intégration grâce à l’introduction pas à pas dans le logiciel ThosT par le partenaire éditeur du logiciel et coordinateur du projet. Les industriels présents dans le partenariat seront ainsi capables de mesurer les avancées opérées grâce à HECO dans l’optimisation des procédés.