Prédiction des distorsions géométriques lors de l'emboutissage à chaud, analyse expérimentale des contraintes résiduelles. // Predicting geometrical distortions of hot stamped parts, experimental measurement of residual stresses

L'emboutissage à chaud est un procédé de mise en forme dans lequel une tôle est d'abord chauffée dans un four à une température d'environ 900°C avant d'être transféré vers une presse. Lors de la fermeture de la presse, la tôle est mise en forme à haute température et, grâce à un refroidissement intense (au contact des outils froids), des transformations métallurgiques permettent à la pièce finale de présenter des caractéristiques mécaniques élevées.
Procédé très utilisé dans la fabrication des pièces automobiles, les propriétés mécaniques ainsi obtenues permettent de réduire les épaisseurs. Par conséquent, la quantité de matière utilisée est réduite et les véhicules allégés. In fine, la consommation de carburant et les rejets de CO2 sont réduis. Dans le cadre de la thèse les aciers d'applications sont développés et commercialisés par ArcelorMittal sous les noms type Usibor® et Ductibor®. L'emboutissage à chaud peut être confronté à des distorsions géométriques, inattendue, puisqu'une des motivations des utilisateurs de l'emboutissage à chaud est de produire des pièces à fortes propriétés mécaniques avec un bon contrôle de la géométrie (absence de retour élastique). Ces déformations indésirables surviennent principalement après le formage, lors de la phase de trempe et de refroidissement. Les gradients de température importants et les transformations de phase qui se produisent à l'intérieur du matériau peuvent conduire à la formation de contraintes résiduelles. Ainsi, ces dernières engendrent des distorsions qui compromettent la conformité dimensionnelle des pièces, augmentent les coûts en raison des rebuts ou des post traitements et peuvent poser des problèmes aux emboutisseurs en chaud en vie série. C'est pourquoi la prédiction et le contrôle des distorsions lors de l'emboutissage à chaud sont d'une grande importance. Un contrôle qui passe par une compréhension approfondie des phénomènes thermomécaniques et métallurgiques en jeu.
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Hot stamping is a forming process where a sheet metal is heated to about 900°C in a furnace before being transferred to a press. It is then shaped at high temperatures and rapidly cooled by contact with cold tools. This intense cooling triggers metallurgical transformations, giving excellent mechanical properties to the final part. final part.
This process is widely used in automotive manufacturing because the resulting mechanical properties allow for material thickness reduction, leading to lighter vehicles, reduced fuel consumption and lower CO2 emissions. Within the framework of this PhD, application steels are developed and marketed by ArcelorMittal under the brand names Usibor® and Ductibor®. However, a significant challenge for the hot stamping process is managing geometrical distortions. These undesirable deformations primarily occur after forming, during the quenching and cooling phase. Significant temperature gradients and phase transformations within the material can lead to distortions. These distortions compromise the dimensional conformity of parts, increase costs due to scrap or post processing, and degrade the mechanical performance of parts due to stresses induced during assembly. This is why predicting and controlling distortions during hot stamping is of great importance. Such control requires a deep understanding of the involved thermomechanical and metallurgical phenomena.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Cifre

CIFRE ANRT

Université de Technologie de Compiègne

71 Sciences pour l'ingénieur

Le candidat devra posséder des compétences en mécanique des matériaux, simulation numérique (éléments finis) et métallurgie physique. • Compétence en métallurgie physique, transformation de phases • Modélisation et simulation thermomécanique • Programmation de matériaux utilisateur dans Abaqus
The candidate must hold a Master's degree in mechanical engineering with expertise in physical metallurgy and numerical simulation • Strong knowledge of physical metallurgy and phase transformation • Thermomecanical simulation • Implementation of user material in Abaqus