Modélisation du film lubrifiant dans la zone d’entrée, pour la lubrification par émulsion en laminage à froid.

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Cassarini, Stéphane (2007) Modélisation du film lubrifiant dans la zone d’entrée, pour la lubrification par émulsion en laminage à froid. Doctorat Sciences et Génie des Matériaux, CEMEF- Centre de Mise en Forme des Matériaux, ENSMP p.199.

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Résumé

Lors de l’utilisation d’une émulsion en tant que lubrifiant, au-delà d'une plage de fonctionnement stable où le frottement reste à peu près constant, il existe souvent une vitesse critique de quelques m/s, au-delà de laquelle accélérer provoque une hausse du frottement. En conséquence, les lamineurs ne peuvent raisonnablement laminer pour des vitesses supérieures à cette vitesse critique. Les gains de productivité se voient ainsi plafonnés. Pourquoi cette augmentation, et comment pourrait-on l'éviter ?Pour répondre à cette question, nous avons d'abord mis en relation des mesures globales en laminage (frottement moyen, Reich et al.) avec des mesures d'épaisseur de film lubrifiant faites par Zhu et al. dans un contexte assez différent : l'Elasto-HydroDynamique (EHD). En effet, le comportement observé en EHD nous a paru susceptible de fournir une bonne explication au comportement relevé en laminage.Conforter cette analogie entre deux situations nettement différentes passe par la modélisation. Il faut cerner les mécanismes qui concourent à la formation du film lubrifiant dans les deux cas. Nous avons donc repris des modèles de la littérature : celui de Szeri et celui de Wilson. Nous les avons complétés et couplés, après avoir constaté que chacun devait représenter de manière satisfaisante les conditions régnant dans les diverses parties du contact.En matière de lubrification, le modèle développé montre que la taille des gouttes d’huile et la capacité qu’elles ont de s’adsorber, de former un plate-out conséquent constituent des paramètres nettement plus influents que la viscosité.

Références Bibliographiques

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Table des Matières

Chapitre 1 : Etude Bibliographique

Introduction

I. Connaissances globales des scientifiques et lamineurs en huile entière

1. Trois régimes de lubrification

2. Elasto-Hydrodynamique (EHD) et Plasto-Hydrodynamique (PHD)

3. Evolution du frottement en fonction de la vitesse

4. Conclusion

II. Paramètres influençant la lubrification par émulsion

1. Influence de la vitesse

2. Influence du taux initial d’huile

3. Influence de la taille des gouttes d’huile

4. Influence de la chimie

5. Conclusion

III. Modèles

1. Modèle à viscosité efficace

2. Modèle de Szeri

3. Modèle de Wilson

4. Modèle de sous-alimentation

5. Conclusion

Conclusion

Chapitre 2 : Entrée de l’eau ou modélisation des phénomènes hydrodynamiques

Introduction p. 83

I. Mise au point du modèle numérique sur le cas monophasique

1. Contact cylindre/plan

2. Zone d’entrée en laminage

3. Conclusion

II. Modèle diphasique de Wilson

1. Modèle : interaction des flux et huile piézo-visqueuse

2. Conditions aux limites

3. Méthodes de résolution

4. Résultats et discussion en laminage

5. Première tentative de simplification

6. Deuxième tentative de simplification

7. Analyse de hcp et Uc2

8. Etude paramétrique

9. Conclusion

III. Modèle diphasique de Szeri

1. Equations de Szeri p

2. Méthode de résolution

3. Position du ménisque

4. Résultats du modèle

5. Comparaison Szeri-Wilson

6. Modèle de Szeri lorsque rg<<h

IV. Modèle couplé Szeri-Wilson

1. Présentation

2. Continuité des modèles

3. Résultats

4. Comparaison : modèle de Szeri et modèle couplé Szeri – Wilson

5. Comparaison : modèle de Wilson et modèle couplé Szeri – Wilson

Conclusion

Chapitre 3 : Décroissance ou dégradation du plate-out

Introduction p. 151

I. Comment améliorer la physique du modèle hydrodynamique

1. Amorce du mécanisme de Wilson

2. Intégrité des piliers

3. Conclusion

II. Le plate-out

1. Formation du plate-out

2. Destruction du plate-out

3. Couplage Plate-out – Szeri – Wilson

4. Conclusion

Conclusion

Conclusion et perspectives

Bibliographie

Annexe

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