Simulation de l'Opération du Poinçonnage des Tôles Métalliques dans le Procédé de Perforation

Abstract

Dans le cadre de notre étude, nous avons réalisé des simulations numériques de poinçonnage sur trois matériaux : l'aluminium forgé 6061-T6, le titane forgé Ti-6Al-4V, et l'acier inoxydable austénitique renforcé à l'azote (Nitronic 33). Ces matériaux ont été fournis sous forme d'éprouvettes circulaires de différentes épaisseurs, variant de 1 mm à 3 mm. Pour ces simulations, nous avons utilisé un poinçon à nez plat, ainsi qu'une matrice et un serre-flan de géométrie cylindrique, tous considérés comme des corps rigides indéformables. Au cours du processus de poinçonnage, la tôle est placée et maintenue en position entre la matrice et le serre-flan. Le poinçon, en mouvement de translation verticale, entre en contact avec la tôle et la déforme plastiquement jusqu'à la séparer en deux parties : la pièce et la chute, La partie extérieure constitue la pièce finie. Le modèle de Johnson-Cook a été utilisé pour caractériser le comportement mécanique du matériau de la plaque. Ce modèle, décrivant un comportement homogène, a été couplé au critère de rupture de Johnson-Cook afin de prédire avec précision le processus de perforation. La force maximale à la rupture, la température dans les plaques perforées, ainsi que l'énergie cinétique ont été analysées et validées par des résultats expérimentaux issus de la littérature[1]. La géométrie des composants, les charges appliquées et les conditions aux limites ont imposé une symétrie de révolution autour de l'axe du poinçon. Le processus de coupe a été simulé en appliquant cette symétrie à toutes les pièces, permettant ainsi de réduire le temps de calcul. Un frottement a été défini entre les différentes interfaces du poinçonnage (matrice/tôle, serre-flan/tôle et poinçon/tôle), avec des coefficients de frottement variant entre 0,05 et 0,3. Le déplacement du poinçon a été contrôlé à une vitesse de 20 m/s. Le schéma de résolution choisi est un schéma dynamique explicite, qui se révèle être le plus adapté à ce type de problème de mise en forme