Développement d’une fonte optimisée pour disque de frein ferroviaire

Contexte

La société ALSTOM IBRE produit des disques de frein pour le secteur ferroviaire. Le choix du matériau du disque est conditionné par le niveau de sollicitations thermomécaniques induit par la friction entre le disque et la garniture. Pour des applications de type métro ou TER, c’est la fonte qui est choisie mais pour des applications conduisant à des sollicitations plus élevées, il est nécessaire d’utiliser l’acier. Afin d’étendre le domaine d’application des fontes, ALSTOM IBRE souhaite améliorer la tenue de la fonte en termes d’usure et de durée de vie tout en répondant aux contraintes environnementales en termes d’émission de particules.

Le laboratoire UMET (Unité Matériaux et Transformations UMR CNRS 8207) dispose d’une expertise en élaboration de matériaux métalliques, notamment par voie fonderie, avec l’étude du lien entre formulation, microstructure et propriétés. Le laboratoire LaMcube (Laboratoire de Mécanique, Multiphysique, Multiéchelle UMR CNRS 9013) est reconnu dans l’étude des contacts en frottement sec fortement dissipatif tel que le freinage. Le consortium ainsi constitué a pour objectif au travers d’une thèse CIFRE de développer une fonte aux performances améliorées.

Objectif et démarche

L’objectif de la thèse est de développer une nouvelle formulation de fonte pour application freinage. A partir de l’analyse des fontes existantes et d’une revue bibliographique, de nouvelles nuances seront élaborées au laboratoire puis sélectionnées suivant leur comportement mécanique et leurs performances en frottement. La démarche proposée est la suivante :

• Nuances de fonte existantes : Elaboration en fonderie de laboratoire et caractérisation (composition, microstructure, propriétés physiques thermo physiques et mécaniques) – Essais de freinage sur banc échelle réduite
• Nouvelles nuances de fontes :
  • Elaboration en laboratoire et caractérisation – Sélection suivant les propriétés
  • Essais de freinage sur banc échelle réduite – Sélection suivant le comportement en freinage
  • Essais de freinage sur banc échelle 1 pour validation

Moyens associés

• Accompagnement d’un ingénieur d’essais pour la réalisation des essais de freinage
• Plateforme de fusion de métaux UMET
• Plateforme PIMMS LaMcube (Composition, microstructure, dilatation thermique, conductivité, MEB/EDS …)
• Plateforme 4MAAT LaMcube (Essais de freinage, essais de traction, dureté Brinell …)

Le laboratoire LaMcube (Laboratoire de Mécanique, Multiphysique, Multiéchelle UMR CNRS 9013) est reconnu dans l’étude des contacts en frottement sec fortement dissipatif tel que le freinage. Le consortium ainsi constitué a pour objectif au travers d’une thèse CIFRE de développer une fonte aux performances améliorées.

Le laboratoire UMET (Unité Matériaux et Transformations UMR CNRS 8207) dispose d’une expertise en élaboration de matériaux métalliques, notamment par voie fonderie, avec l’étude du lien entre formulation, microstructure et propriétés.

La personne recherchée, en dernière année de master ou d’école d’ingénieur, possède une solide formation en science des matériaux et une appétence pour les travaux expérimentaux. Elle sait travailler en équipe et gérer un projet multipartenaire. De bonnes connaissances en métallurgie (relations microstructure–propriétés–procédés) et en fonderie seront appréciées.