Forming of deep-parts in AA5383 alloy : experimental and numerical approach

Mise en forme à chaud de tôles fines en alliage AA 5383 : Approches expérimentales et numériques

Rou Du (1)

1 Laboratoire LAMPA, Arts et Métiers ParisTech

Aluminum alloys have been extensively used in the automotive and marine industry due to the advantages of low density, high strength to weight ratio and good corrosion resistance. Major challenge of their application lies in the ability to form deep-drawing shapes. Superplastic Forming is widely used to produce this type of parts. However, high forming cycle time due to the low forming strain rate limits their wide application. The present dissertation focuses on hot forming strategies to produce deep drawing parts from AA5383 aluminum thin sheets. The main objective is to reduce the forming time without sacrificing the part integrity. Firstly, the hot deformation behavior of the AA5383 alloy is experimentally characterized. An experimental campaign, including uniaxial tension, notched tension, shear and free bulging tests, is performed to cover an important range of temperatures (623~723 K) and strain rates (10-4~10-1 s-1). Then, the material models, such as a composite flow rule with the BBC2003 anisotropic yield criterion and the modified Mohr-Coulomb damage criterion, are developed and implemented in ABAQUS by using user subroutine. Finally, the numerical simulations of the gas forming processes are performed and compared with the corresponding experimental results.

Les alliages d'aluminium ont été largement utilisés dans l'industrie automobile et maritimes en raison des avantages d'une faible densité, d'une bonne résistance à la corrosion. Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s’intéressent à la mise en forme à chaud de tôles minces en alliage d’aluminium AA5383. L'objectif principal est de réduire le temps de formage sans sacrifier l'intégrité de la pièce. Tout d'abord, le comportement à la déformation à chaud de l'alliage AA5383 est caractérisé expérimentalement. Une campagne expérimentale comprenant d’essais de traction uniaxiale, de traction entaillées, de cisaillement et de gonflement libre est réalisée pour couvrir une plage importante de températures (623~723 K) et de vitesses de déformation (10-4~10-1 s-1). Ensuite, les modèles de matériau, tels qu'une règle de flux composite avec le critère de plasticité BBC2003 et le critère de dommage Mohr Coulomb Modifié, sont développés et mis en œuvre dans ABAQUS à l'aide du sous-programme utilisateur. Enfin, les simulations numériques des processus de formation de gaz sont effectuées et comparées aux résultats expérimentaux correspondants.

Mots clés: AA5383 alloy; High temperature behavior; BBC 2003 yield function; MMC damage criterion; Hot gas forming

Mots clés: Alliage AA5383; Comportement à haute température; Critère de plasticité BBC2003; Critère d’endommagement MMC; Formation de gaz chaud

Domaines: Autre [cond-mat.other]

Rou Du. Forming of deep-parts in AA5383 alloy : experimental and numerical approach. Other [cond-mat.other]. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2019. English. ⟨NNT : 2019ENAM0030⟩. ⟨tel-02428796⟩