Modélisation des processus de coulage de l'aluminum
L'utilisation croissante de l'aluminium dans de nombreuses applications industrielles a fait naître de nouvelles exigences en termes de marché et d'environnement ayant des conséquences spectaculaires sur sa production. Jusqu'à présent, le développement d'un nouveau produit ou alliage reposait essentiellement sur des expériences en laboratoire et des méthodes d'optimisation par tâtonnements. Une étape supplémentaire a été franchie avec le projet VIRCAST qui s'est concentré sur une approche différente passant par la modélisation de la filière. Cette approche exige une modélisation mathématique et numérique appropriée de processus de solidification spécifiques et de leur relation par rapport au coulage et à l'homogénéisation, deux phénomènes clés qui peuvent affecter considérablement la productivité et la qualité des produits de l'industrie de l'aluminium. C'est dans ce contexte qu'a été généré et vérifié un modèle mathématique pour la prévision de la microstructure brute de coulée et son optimisation au travers de l'ajustage approprié de divers paramètres de coulage. Ce modèle, qui a été intégré dans un outil logiciel puissant appelé «Virtual cast house», peut être utilisé avec l'aide d'une interface pertinente, conviviale et flexible. L'interface dédiée assure le pré-traitement du modèle de suivi du pseudo-front en vue de la description des microstructures brutes de coulée. Les principales entrées du modèle visualisables sont la température/vitesse d'extraction de la chaleur en tant que fonction du temps, le diagramme de phases et le coefficient de diffusion au cours des différentes phases. Il est par ailleurs possible de lire la chaleur volumétrique et latente, le coefficient de Gibbs-Thomson, l'ordre de symétrie du cristal, la rigidité relative de la tension de surface et le temps de simulation total. L'interface graphique permet à l'utilisateur de visualiser des cartes de concentration et de fraction de solide à différents points dans le temps, l'évolution de la température et l'évolution de la fraction de solide dans le domaine de calcul. Elle affiche également la voie de solidification et il est prévu qu'elle fournisse des cartes des fractions de phases secondaires. Le logiciel robuste «Virtual Cast House» pourrait offrir aux halles de coulée des possibilités illimitées pour l'optimisation des procédés de la manière la plus rentable qui soit. Il pourrait également leur procurer un avantage compétitif en générant des produits sur mesure de qualité supérieure avec un impact minimum sur l'environnement.
