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Theses Year : 2011

Study of the forming of the cladded work-pieces by hot forging

Etude de mise en forme de pièces rechargées par forgeage à chaud

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Abstract

The thesis presented is dedicated to the forming of the weld cladded work pieces. The proposed idea is based on reversing the classical fabrication layout of simple cladded preforms by performing the hot forging process after the weld cladding. The expected benefits are structural refinement of fusion weld solidification by hot forging structure and the ease of automation of MIG cladding on simple preforms. Initially a methodology is setup for the MIG cladding process on simple shapes which is based on two approaches: the statistical experimental study of a single bead cladding and the determination of the optimum bead overlapping by using two overlapping models to setup the link between dilution rate, nominal energy of welding and metallurgical quality of the stainless steel cladding on mild steel substrate. In a second step, the focus is on the hot forging behavior of the cladded work piece. Keeping in view the following three aspects: the intrinsic forgeability of each material, the forgeability of the structure composed of the cladding and the substrate part near the interface and the ability to control the overall material distribution during the forming process. This work is the result of an initial feasibility study for reversing the classical manufacturing layout and clad a simple shape and get in shape by hot forging which are considered ideal for obtaining complex shapes. The analytical, numerical and experimental trials are carried out to evaluate the forgeability of bi-material. The aim is to assess the forgeability of the multi-material keeping in mind to what extent are we able to find conditions for implementation of the forming that allows us from a rough cladding to get a defect free part with the desired distribution of materials.
Le travail de thèse présenté est dédié à la mise en forme des pièces rechargées. L'idée initiale est d'inverser la gamme de fabrication " conventionnelle " consistant à recharger une pièce pré-ébauchée en faisant la mise en forme d'un " lopin " préalablement rechargé. Les avantages escomptés de cette gamme vient dans un premier temps de ce qu'on recharge une forme simple. Ceci devrait faciliter l'automatisation du rechargement et également le amélioration les structures métallurgiques de solidification issues du soudage. Les travaux concernent dans un premier temps la mise en place d'une méthodologie pour la maîtrise de l'opération de rechargement sur des formes simples pour mettre en place le lien entre le taux de dilution, l'énergie nominale de soudage et la qualité métallurgique des revêtements obtenus. Dans un deuxième temps, le travail s'est concentré sur l'étude du comportement en mise en forme des pièces rechargées. La difficulté provient du fait que le comportement du revêtement n'est pas connu. Deux essais de caractérisation ont été étudiés, le pliage à chaud et l'essai d'écrasement. Cette étude a consisté à estimer leur aptitude à évaluer la forgeabilité d'un multi matériaux concernant les trois échelles de forgeabilité: l'échelle du revêtement correspondant au comportement rhéologique du matériau du revêtement incluant sa limite de ductilité à chaud, l'échelle du revêtement incluant le revêtement et la partie proche du substrat et l'échelle de la pièce. Les simulations à partir de modèle analytique ou numérique par éléments finis ainsi que les essais expérimentaux ont permis d'évaluer la forgeabilité du bi-matériau. Les essais expérimentaux de forgeabilité devront également caractériser les transformations métallurgiques se produisant dans le revêtement et le substrat pour qualifier et quantifier le gain potentiel.
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Dates and versions

pastel-00670276 , version 1 (15-02-2012)

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  • HAL Id : pastel-00670276 , version 1

Cite

Muhammad Rafiq. Study of the forming of the cladded work-pieces by hot forging. Materials. Arts et Métiers ParisTech, 2011. English. ⟨NNT : 2011ENAM0035⟩. ⟨pastel-00670276⟩
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