Stage CEMEF 2020 : Evaluation du filage en filière hexagonale pour obtention de tubes hexagonaux sans soudure

Description de l'offre

Contexte du sujet:
Le filage de tubes hexagonaux
Afin de faire face aux besoins croissants en énergie, un nouveau prototype de réacteur à neutrons rapides à caloporteur sodium est à l'étude au CEA. Le matériau de référence retenu pour les tubes hexagonaux des assemblages de cœur du réacteur est un acier EM10. Il s'agit d'un acier ferrito-martensitique contenant 9% de chrome et 1% de molybdène.
Les tubes hexagonaux (TH) sont des objets élancés difficiles à fabriquer à la fois en raison de leur forme en hexagone avec une faible épaisseur sur entreplats (typiquement entre 3 et 5 millimètres) mais aussi en raison de leur grande longueur, comprise entre 3 et 4 mètres, selon les concepts envisagés.
La gamme de fabrication de référence pour les obtenir repose sur une opération de filage tubulaire à chaud suivi de plusieurs passes d’étirage à froid. Le passage de la forme ronde à la forme hexagonale par étirage constitue un point dur identifié (lubrification, réalisation des angles sur hexagone …).
De ce fait, le CEA étudie des gammes de fabrication alternatives. Parmi elles, le filage en filière hexagonale est évaluée dans le cadre d’une étude menée avec des partenaires industriels (Valinox, Cefival) dont l’objectif est d’obtenir directement par l’opération de filage à chaud des ébauches de forme hexagonale approchant les dimensions du TH final.
En support à cette étude, il est souhaitable de pouvoir prévoir au mieux par des outils de simulation numérique quelles sont les marges opérationnelles.

Objectifs du stage :
L’objectif du stage est d’estimer l’influence des principaux paramètres d’entrée (température, géométrie de filière, vitesse de mise en forme, contraintes sur les outillages…) sur le filage hexagonal. Notamment, un axe de recherche sera de tenter d’estimer l’épaisseur minimale atteignable par filage sans risque d’endommagement des outils ou de l’ébauche filée.
Pour cela, il sera demandé au stagiaire de :
- Recenser les paramètres influant sur le procédé de mise en forme
- Modéliser les configurations d’essai à l’aide d’un code de calcul dédié,
- Implémenter une loi de comportement et réaliser des 1ers calculs de filage,
- Interpréter les résultats en s’appuyant sur des essais expérimentaux qui pourront être réalisés chez les industriels partenaires.

Profil recherché

- Niveau Bac + 5, M2 ou PFE Ingénieur
- Compétences : Analyse mécanique, connaissance en matériaux métalliques, une première expérience des calculs Eléments Finis est vivement recommandée.

À propos de Mines Paristech - Cemef

Leader mondial dans le domaine des matériaux, des procédés et de leur modélisation, le CEMEF réalise une recherche partenariale avec l'industrie et forme des experts (doctorats et mastère spécialisé). Pluridisciplinaire, le CEMEF étudie tous les types de matériaux (métaux et alliages métalliques, polymères synthétiques et issus de la biomasse, composites, béton...) et de procédés industriels en s’intéressant aux différentes étapes de la vie du matériau : élaboration -> mise en forme -> traitements thermiques -> assemblage -> propriétés d'usage -> recyclage Elément majeur d’innovation, sa compréhension du comportement des matériaux aux différentes échelles, de l'interaction outil-matière, de l’impact des procédés sur les propriétés finales permet l’optimisation et le développement de procédés de fabrication de plus en plus complexes et contraints (technologie, énergie, environnement…). Il s’appuie sur des approches couplant techniques expérimentales et modélisations numériques Le CEMEF, c'est plus de 160 ingénieurs, chercheurs, étudiants, techniciens, animés par la même curiosité face à la complexité des phénomènes, la même envie de se dépasser pour agrandir le champ des connaissances, le même goût du défi scientifique. C’est un centre de recherche de MINES ParisTech, associé au CNRS.