Si la trempe est largement utilisée dans l’industrie pour améliorer les performances mécaniques des métaux et du verre, elle est pourtant encore mal connue et a fait l’objet de peu de recherches universitaires.

Afin de mieux comprendre, contrôler et optimiser les processus de trempe une Chaire industrielle vient d’être créée entre Mines ParisTech, l’ANR et un consortium de 12 industriels. Les résultats seront mis à disposition de l’industrie via le logiciel de simulation Thost.

Mines ParisTech, première école en France par son volume de recherche contractuelle, et l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) créent une Chaire industrielle baptisée INFinity, dont l’objectif est d’améliorer les procédés de trempe industrielle.

Les partenaires de la Chaire industrielle INFinity (Cliquez sur l’image pour l’agrandir)

Le programme Chaires industrielles est conçu pour accompagner la mise en place de projets de recherche novateurs et stratégiques, pilotés conjointement par des établissements de recherche et des entreprises, sur une problématique issue de domaines prioritaires pour l’industrie française. Cette Chaire INFinity est montée en collaboration avec un consortium de 12 partenaires industriels : ArcelorMittal ; Aubert & Duval ; Cefival ; CMI ; Faurecia ; Framatome ; Industeel ; Lisi Aerospace ; Montupet ; Safran ; SC-Consultants et TSV.

La trempe est un traitement appliqué à certains métaux et au verre pour en améliorer les caractéristiques mécaniques. Il peut être thermique, par refroidissement rapide du matériau en le plongeant dans un liquide (eau, huile…) ou dans un flux d’air, mais aussi chimique en l’immergeant dans un bain de sel fondu.

Comprendre, contrôler et optimiser la trempe

Si ces procédés de trempe sont très répandus dans les industries automobile, nucléaire et aérospatiale, leur maitrise devient aujourd’hui stratégique pour ces industriels, qui cherchent sans cesse à concevoir, dans des délais de plus en plus courts, de nouveaux matériaux améliorant la qualité et les performances de leurs produits.

« Malgré l’intérêt industriel manifesté pour la modélisation d’un processus précis de trempe pour le traitement thermique des alliages, il n’existe aucune étude répondant à ce problème dans un contexte industriel. C’est pourquoi nous sommes fiers de relever ce défi », explique Elie Hachem, titulaire de la Chaire INFinity et Professeur responsable d’un groupe de recherche au Centre de mise en forme des matériaux (CEMEF) de Mines ParisTech.

Pilotée par le CEMEF et dotée d’un budget de 1,4 million d’euros sur 4 ans, la Chaire INFinity apportera un cadre numérique multi-échelle innovant pour la simulation et ainsi la prédiction précise des échanges de chaleur entre les environnements de trempe et la partie traitée. Il permettra notamment une compréhension détaillée de l’hydrodynamique du couple vapeur/fluide de trempe. On pourra alors modéliser un processus précis de trempe, notamment dans la phase critique de la transition liquide/vapeur pendant l’ébullition autour du métal, afin de définir les paramètres de trempe optimaux pour le traitement thermique des alliages.

Tous les développements numériques réalisés durant la Chaire seront industrialisés et intégrés par l’éditeur SC-Consultants dans son logiciel Thost, de calcul par la méthode des éléments finis, dédié au traitement thermique à l’intérieur des fours et des systèmes de trempe.

Jean-François Prevéraud