N°451 - Mars/avril 2018

Objectif industrie 4.0

Les procédés de trempe des alliages métalliques représentent une étape importante dans le cycle de production de pièces pour les industries automobile, nucléaire et aérospatiale. Un cycle de refroidissement optimisé est une garantie de respecter le cahier des charges concernant les propriétés mécaniques et le contrôle de leur microstructure. Il devient essentiel pour de nombreuses industries de mieux maîtriser ces procédés et la complexité de leurs environnements. Il s’agit d’obtenir les propriétés métallurgiques requises telles que dureté ou limite d’élasticité ou de concevoir de nouveaux matériaux aux performances accrues tout en respectant les contraintes métallurgiques d’homogénéité et de fiabilité et raccourcissant les délais de fabrication. La simulation est l’outil qui peut répondre aux besoins et contraintes. Pour autant, la simulation du procédé de trempe est extrêmement difficile. Elle doit prendre en compte de très nombreux paramètres : le changement de phase liquide-gaz, les écoulements multiphasiques et les films de vapeurs, le transfert thermique liquide-gaz-solide, la présence régulière d’agitateurs autour des pièces dont la géométrie est complexe. Une modélisation numérique multi-échelle précise permettant une compréhension détaillée de l’hydrodynamique du couple vapeur/fluide de trempe et de son impact sur le refroidissement de la pièce devient un besoin majeur. Et il n’y a actuellement aucun outil sur le marché qui le fasse. C’est l’objectif que s’est fixé la chaire ANR industrielle INFINITY. Les partenaires impliqués sont convaincus que cette percée requiert en premier lieu le développement d’une stratégie numérique unifiée basée sur le calcul intensif et les éléments finis adaptatifs, assortie de validations expérimentales dans des conditions bien définies et contrôlées pour passer dans un second temps à la mise en place d’une stratégie de simulation directe des écoulements multiphasiques complexes. La chaire INFINITY contribue par une stratégie à long terme au développement d’un outil numérique de haute-fidélité de simulations fiables des procédés de trempe. Il permettra aux partenaires industriels impliqués dans le projet (Arcelor Mittal, Aubert & Duval, Cefival, CMI, Faurecia, Framatome, Industeel, Lisi Aerospace, Montupet, Safran, SCC et Transvalor) de lever plusieurs verrous techniques majeurs, de fournir un outil rapide d’aide à la décision pour des pièces de haute qualité, et d’optimiser ainsi les procédés de trempe.

Elie Hachem, professeur à MINES ParisTech, PSL, titulaire de la chaire industrielle ANR Infinity, responsable de l’équipe de recherche CFL au Cemef - CNRS UMR 7635.