Propriétés d’usage d’un cylindre de laminage à froid des tôles en alliage d’aluminium.

Un cylindre de laminage à froid est un composant essentiel dans le processus de laminage à froid, qui est utilisé pour réduire l’épaisseur de matériaux tels que le métal, le plastique, le papier, etc.

Le laminage à froid des tôles en alliage d’aluminium est un procédé qui présente un
environnement thermique et mécanique spécifique. Au cours de cette opération le cylindre de
laminage est exposé à des sollicitations sévères qui résultent du contact avec la tôle d’aluminium.
Ces sollicitations conduisent à différents modes de dégradation de la surface du cylindre incluant
l’adhésion, l’abrasion et la délamination ou fissuration par fatigue.
Les phénomènes d’usure par adhésion se manifestent par la création de surfaces fraîches
réactives sous forme de couche de transfert du produit laminé vers l’outil.
L’usure par abrasion à trois corps (three body abrasion) peut être relevée suite à la présence des
particules ou des couches abrasives d’oxydes d’aluminium dans l’interface. Ces couches peuvent
gêner l’adhérence cylindre-pièce.
L’usure par délamination est généralement le résultat des facteurs mécaniques et métallurgiques.
En effet, au cours d’une campagne de laminage, le profil de rugosité du cylindre peut varier, ce qui
introduit une augmentation du coefficient du frottement et l’apparition de ce qu’on appelle
« incidents de laminage ». Ceux-ci peuvent conduire à une élévation de la température locale dans le contact cylindre –tôle et déstabiliser la microstructure proche de la surface du cylindre. D’un autre coté la génération des contraintes importantes notamment en cisaillement et en compression lors de la déformation plastique de l’aluminium conduit à l’apparition de fissures en surface et en
profondeur du cylindre.
Ainsi, un cylindre de travail en contact avec la tôle laminée doit présenter des qualités
indispensables pour se plier à cet environnement contraignant. Une stabilité thermique et
une limite d’élasticité élevée sont indispensables pour assurer une bonne résistance à l’usure
adhésive mais pas uniquement, car le cylindre peut subir des indentations ou des enfoncements
dus à divers accidents au cours du laminage. Ainsi, il doit présenter une moindre susceptibilité au
collage d’aluminium c’est à dire une tendance à générer des couches de transfert contrôlées. Et
pour lutter contre l’usure abrasive une haute dureté est recherchée pour la couche superficielle
avec une structure homogène. D’un autre coté, le cylindre doit avoir une bonne résistance
thermique et une bonne stabilité microstructurale (température de revenu élevée) pour résister aux
chargements cycliques et aux températures de laminage qui peuvent atteindre, voire même
dépasser, 200°C dans l’emprise suivant la productivité. Il doit également posséder une bonne
résistance mécanique dans la mesure où elle permet d’éviter les écaillages ou même les explosions
inopportunes par relâchement de contraintes résiduelles (qualité métallurgique et qualité de trempe des cylindres).