Published Article / The heat treatment cycles that are currently applied to semi-solid processed components are mostly those that are in use for traditional dendritic alloys. These heat treatments are not necessarily the optimum heat treatments for SSM processing. The T6 heat treatment of aluminium alloys is a relatively expensive process and a reduction in treatment times would be advantageous. In order to improve the T6 heat treatment cycle for rheocast alloy A356, the effect of various parameters on the quality index were investigated. These included solution treatment time, natural aging time, artificial aging temperature and artificial aging time.

Les cuves d'électrolyse sont des réacteurs multiphysiques et multiphasiques opérés à haute température. Un courant électrique de plusieurs milliers d'ampères est nécessaire pour que la réaction ait lieu. Afin de les protéger des aléas du procédé, les cuves sont conçues pour que de la chaleur soit évacuée par les parois latérales. De cette façon, l'électrolyte se solidifie et forme de la gelée protectrice. Cette gelée est désirable selon une certaine épaisseur, mais il est ardu de la mesurer. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet est de développer et mettre en place une méthode de mesure thermique de l'épaisseur de gelée, non-intrusive, continue et permanente adaptée à l'environnement industriel. Les valeurs obtenues serviront d'intrant à un modèle mathématique basé sur les méthodes inverses permettant de prédire en continu le profil de gelée sur les parois latérales d'une cuve d'électrolyse. Un modèle mathématique préalablement validé à petite échelle dans un environnement différent a été ajusté pour reproduire la réalité industrielle. Cependant, certains aspects du procédé ont dû être ignorés: l'électrolyse, la circulation des fluides et les changements temporels de dissipation thermique. Par exemple, la qualité de la couverture d'alumine varie selon le cycle d'alimentation, le type d'alumine et les opérations, ce qui perturbe ses propriétés de barrière thermique. Ce type de carence mène à des écarts entre les résultats de simulation et les mesures physiques. Pour pallier à cette problématique, des paramètres clés, dits de calibration, ont été identifiés et ajustés pour que les prédictions se synchronisent aux mesures industrielles. Le protocole expérimental s'est déroulé sur deux essais principaux, l'un de courte durée (8 jours) et le second sur une plus longue période (27 jours). Un incrément d'énergie significatif était donné à la cuve dès la première journée, puis des mesures de gelée étaient exécutées à une fréquence préétablie. Les mesures thermiques externes étaient acquises en continu. Enfin, les deux volets ont été assemblés. D'abord, il a été constaté que deux cuves voisines (et d'âge comparable) ne se comportent pas nécessairement de façon similaire. L'incrément de voltage imposé avait une durée et une grandeur suffisamment grande pour observer des changements importants d'épaisseur de gelée. Cependant, cet aspect n'a pas été explicitement observé sur tous les points de mesure. Le modèle mathématique est en mesure de prédire les variations dans le temps de l'épaisseur de gelée à partir de données thermiques externes. Par contre, les prédictions se limitent à une seule section d'une seule cuve. Ainsi, le profil de température vertical d'un premier emplacement ne permet pas de connaître l'épaisseur de gelée au voisinage. Changer d'endroit signifie un ajustement spécifique des paramètres de calibration. Dans une éventuelle poursuite de ce projet, il serait astucieux de choisir plusieurs cuves ayant un design favorable à une augmentation importante d'énergie. Ainsi, le comportement de la cuve lors d'un incrément d'énergie prolongé aurait déjà fait l'objet des scénarios planifiés par les concepteurs. Aussi, un projet à plus grand déploiement permettrait aussi de spécifier le champ d'application du modèle numérique. L'échantillon de cuves instrumentées pourrait représenter l'usine au complet, ou mieux encore, l'énergie d'une cuve pourrait être contrôlée par le comportement de sa gelée.

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