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INTRODUCTION GENERALE 1 S.BENSAADA L.BOUZIDI Effet des traitements thermomécani

INTRODUCTION GENERALE 1 S.BENSAADA L.BOUZIDI Effet des traitements thermomécaniques sur les propriétés mécaniques et électriques du câble électrique (Cuivre et Aluminium) INTRODUCTION GENERALE 2 INTRODUCTION GENERALE Les câbles électriques en cuivre et aluminium destiné pour le transport de l'énergie électrique nécessitent un compromis de caractéristiques mécaniques – résistivité électrique. Les caractéristiques électriques, mécaniques et cristallographiques du cuivre et de l'aluminium sont proches les unes des autres et le choix entre les deux, fait intervenir des facteurs économiques, techniques et même politiques. Le cuivre et l'aluminium occupent une place importante dans le transport de l'énergie électrique, à cause de leur bonne conductibilité électrique et thermique. Associées à une conductibilité élevée donc la caractéristique principale du cuivre et de l’aluminium est leur qualité de bons conducteurs de l’électricité associée à une conductibilité élevée. La solidité du fil de cuivre et de l’aluminium et la fiabilité des contacts électriques qu’il permet d’obtenir sont les raisons essentielles de leur emploi généralisé dans toute l’industrie de la construction électrique, dans la distribution de l’énergie électrique, ainsi que dans la fabrication de matériels électriques et de composants électriques. A titre d’exemple, 95 des fils conducteurs d’un airbus sont en cuivre. Malheureusement, cette propriété est altérée par la présence de certaines impuretés par la matière première, et ce même à des concentrations tolérées par la norme (ASTM B49) pour qualité du cuivre (par exemple quelques ppm de S ou de Pb). Les impuretés retardent la recristallisation des fils de cuivre (importante pour les propriétés mécaniques, en particulier la diminution de l’allongement à rupture). Pour affiner la sélection des fils de cuivre en fonction de leur usage final, c’est-à-dire pour prédire les caractéristiques du fil (propriétés mécaniques, microstructure,…), il est nécessaire de pouvoir appréhender les mécanismes de déformation et de recristallisation du cuivre en présence d’impuretés, peu ou pas étudiés dans la littérature. Ce problème nécessitant donc en premier lieu une étude faire de la microstructure et de son évaluation après différentes étapes du cycle thermodynamique. INTRODUCTION GENERALE 3 Le tréfilage est accompagné par la formation de défauts cristallins, tels que lacunes et dislocations, conduisant l’élévation de la dureté, donc à l’augmentation de la résistivité, une caractéristique très importante pour la conductibilité et le rendement du câble. Aujourd’hui maitriser les microstructures en vue d’optimiser telle ou telle propriété est réalisable par des traitements thermiques ou thermomécaniques appropriées. Donc des traitements thermomécaniques appropriés peuvent améliorer les caractéristiques mécaniques, électriques et cristallographique du câble (l’affinement du grain est d’une importance capitale pour ces caractéristiques). Ce qui nous Permet de connaitre rapidement la qualité du cuivre et de l’aluminium utilisé en évaluant son aptitude au recuit, pour sélectionner les fils adaptés à subir de très fortes déformations, afin de les orienter vers des applications nécessitant des tréfilages en très fins diamètres et à grande vitesse. Outre cela une faible teneur en oxygène est généralement introduite avant l’opération de continue, car il a été montré que l’ajout de 100 à 200 ppm en poids d’oxygène abaisse nettement la température de recristallisation du cuivre [Ravichandra et Prasad, 1992 et Pops, 1994], sans interférer sur sa conductivité électrique à l’état final [Hérenguel, 1960]. La déformation des métaux à température ambiante implique un écrouissage, lequel est considéré parfois le seul moyen d’élever la limite élastique et la dureté du matériau, mais lorsqu’on dépasse un certain taux de déformation (taux critique), il peut présenter des inconvénients en causant la fragilité au métal. Le taux critique d’écrouissage dépend essentiellement du matériau et des conditions d’emploi. Une structure écrouie est caractérisée par des perturbations structurales ne se trouvant pas généralement en équilibre thermodynamique. Pratiquement une telle structure ne peut pas être adaptée à un usage industriel quelconque, car les propriétés d’emploi des métaux et alliages sont déterminés en très grandes partie par la morphologie et le degré de dispersion des phases qui les constitue. Un apport d’énergie est nécessaire pour restaurer les propriétés et la structure que le métal possédait avant écrouissage. La taille des grains obtenus après recuit de recristallisation, qui ne peut se produire qu’à partir d’un certain taux critique de déformation, influe beaucoup sur les INTRODUCTION GENERALE 4 propriétés Du métal. Il faut éviter lors du formage à faible taux de déformation de procéder à un recuit de recristallisation, car on cherche toujours à obtenir une structure à grains fins, qui est plus résiliente est présente une rupture plus ductile qu’une structure à gros grains, qui n’est pas favorable pour des sollicitations mécaniques. Le choix de la température de recristallisation est fonction d’une part du taux d’écrouissage et d’autre part de la durée de recuit. Pour que les grains restent fins il faut choisir des températures de recuit non élevées et des durées de maintien courtes, car les températures élevées conduisent parfois au lieu d’une croissance normale des grains, la soudaine d’un petit nombre de grains qui envahissent très rapidement toute la masse recristallisée. Le nombre de sites favorables à la germination est influencé principalement par le taux d’écrouissage. Cependant pour des taux d’écrouissage faibles il a été observé une germination avec distorsion des joints de grains et pour des taux d’écrouissage élevés, les limites à grands angles produites par les bandes de cisaillement dans les grains initiaux, agissent comme lieu de germination. Dans ce contexte, le travail présenté dans ce mémoire reste d’actualité à cause de son importance industrielle et son but est d'une part, mettre en évidence les différents facteurs ayants des effets sur les caractéristiques ci-dessus citées et d’autre part apporter une nouvelle gamme de traitements thermomécaniques appropriée à l'amélioration des propriétés. Le plan de ce travail est le suivant : Le premier chapitre est consacré à une présentation générale du procédé du processus technologique du tréfilage du cuivre et l’aluminium Le deuxième chapitre consiste à décrire un bilan des connaissances acquises sur la déformation et la recristallisation Dans le troisième chapitre sont décrites les techniques expérimentales de préparation et de caractérisation des échantillons. Ainsi que la présentation et discussion des résultats expérimentaux. Enfin la dernière partie de ce travail est consacrée à la conclusion. 5 CHAPITRE 1 PROCESSUS TECHNIQUE DU TREFLAGE CUIVRE ETL’ALUMINUIM 4 1. Processus technologique du tréfilage du cuivre et l’aluminium 1.1. Introduction Le tréfilage est une technique de mise en forme à froid des métaux qui permet de réduire la section d’un fil, par déformation plastique, en le tirant à travers l’orifice calibré d’une filière sous l’effet combiné d’application d’un effort de traction et d’un effort radial de compression et en présence d’un lubrifiant[1] .cette déformation s’obtient par glissement suivant certains plans et directions de glissement grâce au déplacement de dislocations. Après déformation, une partie de ces dislocations reste piégée à l’intérieur des grains .dans ce cas, la structure est dite écrouie et les propriétés du métal sont modifiées. Le tréfilage a pour effet de (durcir) le métal et de diminuer ses possibilités de déformation ultérieure. Voilà pourquoi on est amené à recuire le métal soit pour poursuivre le tréfilage à froid, soit pour redonner aux produits finis des propriétés de plasticité suffisante. Le technique du tréfilage, en tant que procédé de mise en forme d’un matériau donné, est caractérisé par différents paramètres, a savoir la vitesse et la température de tréfilage, la géométrie des filières et les conditions de frottement, mais également par la structure et les propriétés du matériau qui déterminent sa capacité à subir une déformation élevée en tréfilage. Les matériaux le plus utilisés dans le cadre d’applications industrielles sont l’acier, le cuivre, l’aluminium et le tungstène. Les applications des produits mise en ouvre par cette technique, qui peuvent être utilisés en soudage, câbles, agrafes, vis et boulons, ressorts, aiguilles, anneaux, boucles et crochets, armatures de pneumatiques [2]. En général, le cuivre et l’aluminium peuvent être en transformés en fil par tréfilage. La modification du fil au moment de son passage dans la filière a pour conséquence une modification générale de la plupart de ses propriétés ; ce qui constitue un fait capital pour l’industrie du tréfilage. Au fur et à mesure que le fil s’écrouit cela veut dire : Sa limite d’élasticité croit plus rapidement que la résistance et finit par tendre vers la même valeur Sa résistance à la traction augmente et sensible tendre vers une valeur limite  L’allongement baisse rapidement et ne décroit par la suite que lentement Ces caractéristiques sont exploitées en tréfilage pour obtenir des fils avec résistance à la traction, de limite d’élasticité et l’allongement définis en fonction de CHAPITRE 1 PROCESSUS TECHNIQUE DU TREFLAGE CUIVRE ETL’ALUMINUIM 5 l’utilisation .l’augmentation du taux de déformation au cours de la déformation à froid par tréfilage de fil du cuivre ou d’aluminium provoque le durcissement du fil. Figure 1. Principe de Tréfilage [3] Une opération industrielle de tréfilage se compose de quatre étapes élémentaires : Nous rappelons les définitions des grandeurs mécaniques utilisées pour décrire le tréfilage -L’allongement du fil La conservation du volume, entre l’entrée et la sortie de filière, au cours de la déformation plastique permet d’écrire que = . .nous avons alors = avec :les longueurs initiales et uploads/Industriel/ effets-des-traitements-thermiques-sur-les-proprietes-du-cable-electrique.pdf