Soutenance de thèse - Sylvain ROYNE

Soutenance de thèse - Sylvain ROYNESylvain ROYNE, en vue de l’obtention du grade de Docteur en Sciences pour l'Ingénieur, spécialité « Génie Mécanique », présentera ses travaux intitulés : « Étude expérimentale et numérique de l’emboutissage à mi-chaud de l’alliage d’aluminium AA7075-T6 » le 5 juin à Lorient.

Date 05/06

Résumé

« Étude expérimentale et numérique de l’emboutissage à mi-chaud de l’alliage d’aluminium AA7075-T6 ».

Les problématiques environnementales incitent les industriels de l’automobile à utiliser des matériaux plus légers pour réduire les émissions de gaz à effet de serre tout en maintenant des normes de sécurité élevées. L'alliage d'aluminium AA7075 et son état métallurgique T6 sont une alternative prometteuse pour obtenir des structures plus légères. Cependant, sa faible formabilité et son retour élastique important à température ambiante compliquent son emboutissage. Cette thèse vise à étudier la faisabilité d'un procédé d'emboutissage en température pour l'alliage AA7075-T6 adapté aux cadences industrielles du secteur automobile. L’étude bibliographique a mis en évidence que l’emboutissage à mi-chaud n'excédant pas 200\C, permettait à la fois d'améliorer la formabilité du l'AA7075-T6 et d’obtenir des cadences de production élevées, mais nécessitait de conserver l’état T6 après emboutissage.

Les essais de caractérisation ont montré que l'état T6 peut être maintenu à condition de ne pas dépasser un temps de maintien de 10 secondes à 200\C. Les essais de traction ont également permis de mettre en évidence les effets positifs de la température et les effets négatifs de la vitesse de déformation sur le comportement élasto-plastique du matériau. L’emboutissage a été réalisé sur deux cas de mise en forme se rapprochant des conditions industrielles : une pièce en U-channel et un godet cylindrique réalisé en deux étapes. Dans ces deux cas, l'augmentation de la température a respectivement réduit le retour élastique et amélioré la formabilité, tout en conservant l'état T6 grâce à des cycles thermiques similaires à ceux déterminés lors des essais de caractérisation du matériau. La simulation numérique des deux cas d’emboutissage a permis de retrouver les effets positifs de la température sur le retour élastique et la formabilité. Les conditions de frottement ont été adaptées numériquement pour retrouver les résultats expérimentaux. Les résultats obtenus au cours de cette thèse ont validé l’intérêt de la mise en forme à mi-chaud du AA7075-T6. Avec des temps de cycle en température proches des cadences industrielles de l’automobile, il a ainsi été montré qu'il est possible de conserver l'état T6 de cet alliage.

Mots clefs : : Aluminium AA7075-T6 ; Mise en forme à mi-chaud ; Emboutissage ; Simulation numérique ; Caractérisations mécaniques ; Optimisation process

Abstract

Experimental and numerical study of warm forming of Aluminum alloy AA7075-T6.

Environmental concerns are prompting the automotive industry to use lighter materials to reduce greenhouse gas emissions while maintaining high safety standards. AA7075 aluminum alloy and its T6 metallurgical state offer a promising alternative for lighter structures. However, its low formability and high springback at room temperature make it difficult to deep-draw. The aim of this thesis is to study the feasibility of a temperature stamping process for AA7075-T6 alloy, adapted to industrial production rates in the automotive sector. The literature review showed that warm forming, not exceeding 200\C, would improve the formability of AA7075-T6 and enable high production rates, but would require the T6 condition to be maintained after drawing. Characterization tests showed that the T6 state can be maintained, provided that a holding time of 10 seconds at 200\C\ is not exceeded. Tensile tests also highlighted the positive effects of temperature and the negative effects of strain rate on the material's elasto-plastic behavior. Deep drawing was carried out on two forming cases close to industrial conditions: a U-channel part and a cylindrical cup produced in two step. In both cases, increasing the temperature respectively reduced springback and improved formability, while maintaining the T6 condition thanks to thermal cycles similar to those determined during material characterization tests. Numerical simulation of the two deep-drawing cases revealed the positive effects of temperature on springback and formability. The friction conditions were adapted numerically to match the experimental results. The results obtained during the course of this thesis validated the benefits of warm forming of AA7075-T6. With temperature cycle times close to automotive industrial rates, it has been shown that it is possible to maintain the T6 state of this alloy.

Key words: Aluminium alloy AA7075-T6 ; Warm forming ; Deep drawing ; Numerical simulation ; Mechanical characterization ; Process optimization

Membres du jury

• Pr Carl LABERGERE, rapporteur, Professeur des Universités, Université de Technologie de Troyes, LASMIS UR UTT004
• Dr Luc PENAZZI, rapporteur, Maître-Assistant HDR, IMT Mines d'Albi, Institut Clément Ader
• Pr Hervé LAURENT, directeur de thèse, Professeur des Universités, Université Bretagne Sud, IRDL CNRS UMR 6027
• M. André MAILLARD, encadrant de thèse, Expert Référent Mise en Forme des Tôles, CETIM Senlis
• Pr Jean-Marie DREZET, membre du jury, Maître d'Enseignement et de Recherche, École Polytechnique Fédérale de Lausanne
• Pr Anne-Françoise GOURGUES-LORENZON, membre du jury, Professeure des Universités, MINES PSL, Centre des Matériaux MINES ParisTech CNRS UMR 7633
• Pr Lionel LEOTOING, membre du jury, Professeur des Universités, INSA Rennes

Membre du jury invité :

• M. Hédi SFAR, Responsable R&D à la Direction de la Recherche et des Programmes, CETIM

Informations pratiques

Jeudi 5 juin à 9h

Amphithéâtre Sciences 2

Faculté Sciences & Sciences de l'Ingénieur

Lorient

Crédit photographique : ©Université Bretagne Sud. Service Communication