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Simulation thermomécanique du traitement thermique de culasses en aluminiumThermo-mechanical modeling of the heat treatment for aluminum cylinder heads

2003; EDP Sciences; Volume: 4; Issue: 3 Linguagem: Francês

10.1016/s1296-2139(03)00050-2

1765-2960

P. Auburtin,

Aluminum Alloys Composites Properties

Les récents développements des moteurs automobiles nécessitent de plus en plus l'utilisation des culasses en aluminium à hautes performances. Les exigences croissantes en matière de masse véhicule, encombrement, circulation des gaz, refroidissement liquide, ainsi que sur le comportement thermomécanique conduisent à des architectures de culasses de plus en plus complexes. La simulation numérique est la seule et unique voie envisageable aujourd'hui pour appréhender efficacement le bon design, compte tenu de la réduction des temps et des coûts de développement actuels. Cependant, certaines opérations de fabrication, en particulier les traitements thermiques (mise en solution, trempe et revenu), peuvent engendrer des effets non négligeables sur les pièces, en termes de contraintes résiduelles notamment. La connaissance de ces contraintes résiduelles est indispensable aux architectes moteur, afin de maı̂triser la tenue en fatigue polycyclique notamment. Cet article décrit la méthodologie numérique qui a été utilisée à PSA Peugeot Citroën pour prendre en compte le traitement T7 d'une culasse aluminium de moteur diesel HDI. Cette méthodologie a également permis de mettre en évidence certains résultats concernant les déformations résiduelles dues au procédé, information qui intéresse directement la mise au point de fabrication. Today's car engines rely more and more on high performance aluminum cylinder heads. Higher demands regarding overall weight and dimensions, air intake and exhaust, liquid cooling, thermal and mechanical behavior yield increasingly complex cylinder head architectures. Computer modeling is the necessary and only path in order to achieve proper designs in short development times and at reasonable costs. However, manufacturing operations such as the solutionning-quenching-aging heat treatment significantly affect the part, especially in terms of residual stresses. The knowledge of these residual stresses is essential to the designers for the accurate prediction of high cycle fatigue life. This paper describes the numerical approach used to account for the T7 heat treatment on a Peugeot Citroën cylinder head (“HDi” diesel common rail injection engine). This approach also yields information concerning geometrical distortions due to various process options, which is of particular interest to the manufacturers.