Résumé | Les structures tubulaires en aluminium ont de très importantes applications industrielles, particulièrement dans l’industrie automobile. Le procédé d’étirage est couramment utilisé pour réduire les diamètres externes et internes des tubes. Un problème majeur lié au procédé d’étirage de tube afin d’obtenir une épaisseur de paroi variable est de pouvoir déterminer et prédire ses limites de formabilité. Des travaux déjà publiés traitent généralement de la limite de formabilité de l’étirage de tube classique fondée sur l’analyse expérimentale, la méthode analytique et la méthode des éléments finis. Toutefois, dans le cas des tubes d’épaisseur variable, peu de connaissances et de données existent qui permettent de prédire leur limite de formabilité. Dans la présente étude, on propose des méthodes théoriques et expérimentales pour estimer la limite de formabilité de tubes d’aluminium à paroi d’épaisseur variable, utilisés à des fins de transport. On propose la modification d’un mandrin conique et l’utilisation d’un système de contrôle particulier pour le déplacement du mandrin au cours du processus, lors des essais d’étirage. Au cours du procédé d’étirage, l’axe d’étirement du tube est réglé à une vitesse constante pendant que le mandrin se déplace pour obtenir l’épaisseur de paroi variable de façon constante. On obtient la limite de formabilité par l’épaisseur minimale de la paroi et la réduction maximale de la surface avant la rupture du tube. Ces valeurs constituent des données utiles pour déterminer le degré de déformation que peut subir un matériau avant qu’il ne se rompe au cours d’un procédé d’étirage. Le rapport de contrainte d’étirage maximal est également déterminé expérimentalement. De plus, on propose une extension d’une solution de limite supérieure mise au point dans des publications antérieures pour prédire le champ de contrainte d’étirage. Le rapport de contrainte d’étirage maximal a servi de critère dans l’analyse des fractures. On montre que la combinaison du modèle analytique comportant sa nouvelle extension avec le critère de fracture permet de prédire particulièrement bien la limite d’épaisseur et de réduction de surface. Ces études expérimentales sont réalisées en examinant la microstructure et le champ de déformation à l’état limite. |
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