Modélisation d’une presse à vis pour la prédiction de l’efficacité lors du forgeage

Abstract

L'économie d'énergie est devenue un véritable enjeu dans la gestion des procédés et a conduit à l'analyse de la consommation d’énergie des machines de forgeage, et ce à des fins d'optimisation. Dans ses travaux, on s’intéresse à la quantité et à la façon dont l'énergie est dissipée par une presse à vis lors d’opérations de forgeage de produits massifs. Un modèle masse-ressort-amortisseur, image du système composé de la machine et de ses outils, est associé au modèle rhéologique du matériau à déformer pour décrire les opérations de forgeage avec ce système de production. Le modèle du système machine-outil est ici caractérisé uniquement pour la phase de forgeage. Les paramètres du modèle sont identifiés grâce à des mesures expérimentales de plusieurs variables du processus lors d'une frappe à vide, c’est-à-dire outil contre outil, sans lopin. Ainsi, les paramètres identifiés sont spécifiquement adaptés au système machine-outil étudié. Ensuite, les prédictions du modèle sont validées par des essais de refoulement de cylindres de cuivre à froid. Le modèle prédit avec précision les variables du processus forgeage pour des frappes consécutives. La diminution de l'efficacité du processus ainsi que la transition de chocs inélastiques vers des chocs élastiques, après plusieurs frappes sur une même pièce sont également prédites par le modèle. Cette méthode offre une nouvelle solution dédiée qui permet aux forgerons de prévoir la quantité d'énergie de forgeage dissipée par leurs machines. L'approche développée dans cet article concerne une presse à vis mais peut être transférée à d'autres machines pilotées en énergie, comme les marteaux pilons.