Influence de la convection naturelle ou du brassage électromagnétique sur la solidification de lingots d'aluminium PDF Download
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ETUDE REALISEE DANS UNE LINGOTIERE EXPERIMENTALE PARALLELEPIPEDIQUE SUR LES MOUVEMENTS DE CONVECTION DE L'ALUMINIUM LIQUIDE D'ORIGINE THERMIQUE OU INDUITS PAR UN CHAMP GLISSANT ELECTROMAGNETIQUE. MODELE NUMERIQUE DE LA SOLIDIFICATION PRENANT EN COMPTE LES EFFETS INTERACTIFS DU MOUVEMENT DU METAL LIQUIDE ET DES TRANSFERTS DE CHALEUR ET DE MASSE
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ETUDE REALISEE DANS UNE LINGOTIERE EXPERIMENTALE PARALLELEPIPEDIQUE SUR LES MOUVEMENTS DE CONVECTION DE L'ALUMINIUM LIQUIDE D'ORIGINE THERMIQUE OU INDUITS PAR UN CHAMP GLISSANT ELECTROMAGNETIQUE. MODELE NUMERIQUE DE LA SOLIDIFICATION PRENANT EN COMPTE LES EFFETS INTERACTIFS DU MOUVEMENT DU METAL LIQUIDE ET DES TRANSFERTS DE CHALEUR ET DE MASSE
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Ce travail se situé dans la perspective d'un contrôle de la structure de solidification des alliages métalliques sous l'effet de la convection naturelle et forcée afin d'améliorer à terme la maîtrise des microstructures de solidification grâce à un brassage électromagnétique efficace permettant d'avoir une homogénéisation du bain liquide qui par la suite peut améliorer la microstructure finale de l'alliage. La possibilité retenue dans ce travail est de réaliser ce brassage sans contact avec la solution liquide (alliage sous fusion) et sans pollution par d'autres éléments en utilisant un brassage par la force de Lorentz. L'objet de la thèse comporte une étude théorique à la fois expérimentale basée sur une installation expérimentale particulièrement documentée et instrumentée, développée au laboratoire SIMAP/EPM à Grenoble, nommée AFRODITE. Ce dispositif expérimental permet de fournir des données de quantitatives et qualitatives sur le processus de solidification des alliages métalliques. Ces données sont nécessaires à la contribution aux études menées sur la solidification des alliages métallique et enrichir la base des donnée des modèles numériques développés pour prédire les défauts liés à la solidification. L'alliage choisi dans notre travail est l'étain-plomb, vue sa basse température de fusion. Les expériences envisagées visent à étudier l'effet de deux modes de configuration dynamique sur la solidification de l'alliage Sn-Pb: la convection thermosolutale avec la variation de deux paramètres essentiels (la vitesse de refroidissement et la différence de température expérimentale) et la convection forcée par l'utilisation de plusieurs modes de brassage électromagnétique. Cette étude s'intéresse en particulier à la caractérisation des macrostructures et les défauts liés à la macroségrégation. L'originalité de l'étude vise à mesurer in situ les températures instantanées. Ceci nous a permis d'évaluer l'évolution du transfert thermique due à la convection naturelle/forcée, ainsi que leurs influence sur le processus de la solidification sous différents aspects. L'analyse post-mortem de l'alliage métallique, fournit la structure de solidification et la distribution des ségrégations à différentes échelles (mésoscopique et macroscopique).
Author: Philippe Desnain (auteur en métallurgie).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Etude de la formation de la structure de grains lors de la solidification d'alliages industriels d'aluminium. Enregistrement des courbes de refroidissement et examen des phenomenes de recalescence lors de la solidification dans une lingotiere rectangulaire verticale munie d'un brasseur electromangetiques a champ glissant. Caracterisation des lingots et mesures de la taille des grains equiaxes. Modelisation de la nucleation et de la croissance des cristaux equiaxes. Influence du brassage et de la composition. Prevision a partir du modele etabli de l'affinement des grains resultant du brassage
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Dans le but de comprendre l'influence des mouvements de convection sur les structures de solidification et ségrégations de l'alliage d'aluminium 5182, des coulées de billettes de 76 mm de diamètre de cet alliage ont été réalisées au Centre de Recherche de Voreppe (ALCAN-Péchiney). Le dispositif utilisé est équipé d'un inducteur générant un champ électromagnétique qui permet la mise en mouvement du métal liquide. Celui-ci peut se faire dans le sens de la convection naturelle ou en sens inverse. Quatre intensités de courant ont été utilisées. L'influence de l'affinage et de la surchauffe a également été étudiée. Les billettes ainsi obtenues sont soit affinées ou non affinées, coulées avec une forte surchauffe (35°C - 40°C) ou une faible surchauffe (15 - 30°C), brassées en sens direct ou en sens inverse, avec différentes intensités de brassage appliquées successivement pendant la coulée. Les résultats obtenus ont montré une influence de ces différents paramètres sur les profils de température enregistrés au centre des billettes, sur la structure des billettes et sur les profils de microségrégation. Les profils de température dans le cas des échantillons brassés en sens direct et inverse présentent un palier, autour du liquidus dans le cas des billettes non affinées et à 2,5°C de surfusion dans le cas des billettes affinées. Ce palier pourrait être le résultat d'un fort couplage entre le mouvement de grains et leur croissance ou refusion. L'analyse des structures montre la présence d'alternances de bandes colonnaires et équiaxes dans le cas des billettes non affinées brassées. La position des bandes colonnaires dépend de la force et du sens de brassage ainsi que de la surchauffe. Ces alternances sont expliquées à travers un diagramme GV en considérant les temps de croissance des structures colonnaires et équiaxes, ainsi que le temps de transport des grains équiaxes. Dans le cas des billettes affinées, la structure est formée de grains équiaxes dendritiques et/ou globulaires. On a observé une augmentation de la proportion de grains globulaires lorsque le brassage augmente, ainsi qu'une diminution de la taille de grains, même dans le cas des billettes affinées, lorsque la surchauffe est faible. Les résultats montrent aussi une influence du brassage sur les profils de microségrégation via la microstructure. Les profils présentent une courbure négative dans le cas des structures dendritiques, qui devient positive lorsque la proportion de grains globulaires augmente.
Author: Jean-Luc Meyer (ingénieur).)
Author: Jean-Luc Meyer (ingénieur).)
Author: Herman Branover
Author: Lakhdar Hachani
Author: Philippe Desnain (auteur en métallurgie).)
Author: Sabrina Sferdjella