La plupart des entreprises de fonderie font de plus en plus appel à l'informatique pour faciliter la phase de conception du moule; toutefois son emploi est limité le plus souvent à la simulation de la coulée. L'objectif général est donc d'améliorer l'utilisation de l'outil informatique dans les processus de fonderie. Cette thèse présente l'analyse, faite à partir d'une étude de cas, des possibilités offertes par des logiciels actuels et, lors de leur utilisation, les différents modèles qu'il est nécessaire de générer. La structuration du processus de conception autour d'un support d'intégration produit/process et l'analyse de ces modèles servent de support à la réflexion pour la mise au point d'une méthodologie de conception intégrée en fonderie. Les lacunes actuelles du processus de conception sont identifiées: elles sont caractérisées notamment par des ruptures totales ou partielles de la chaîne numérique c'est-à-dire l'absence ou l'insuffisance de liens inter-modèles qui conduisent à des problèmes de maintien de cohérence globale et à des manques de réactivité lorsque des modifications doivent être apportées. Le cas particulier de l'étape de définition des systèmes d'alimentation (masselottage) est présenté. Pour répondre aux besoins importants de réactivité dans cette phase, une approche basée sur la mise en oeuvre d'outils de simulation rapide est proposée. Elle permet d'évaluer différentes solutions et donc optimiser les systèmes de remplissage et d'alimentation, améliorant ainsi la qualité de la pièce. La validation de cette approche par des outils métiers de simulation numérique est présentée. Une maquette informatique illustrant son intégration avec les outils de CAO du marché est également décrite.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Chimie : Lille 1 : 2002.

Les méthodologies de conception des grappes de fonderie reposent fondamentalement sur l’analyse de l’énergie dégagée par le métal au cours de sa solidification. En effet, l’interprétation de ces transferts thermiques permet de calculer localement le temps de solidification et donc d’identifier les points chauds d’une pièce de fonderie. Dans le cas du moulage en sable, ces échanges thermiques sont bien connus et depuis longtemps modélisés (Chvorinov). Leur modélisation correspond à un moule thermiquement infini, c’est à dire que toute l’énergie dégagée par le métal lors de sa solidification est absorbée par le moule. En revanche, dans le cas d’une carapace ou d’une coquille, une partie de cette énergie est transmise à l’environnement via le moule ; ainsi la modélisation la plus adaptée sera donc celle considérant le moule comme un milieu thermiquement fini. Des manipulations de référence ont permis d’acquérir une bonne compréhension des mécanismes thermiques intervenant dans ce procédé de fonderie et mettent en évidence toute la complexité des échanges, à la fois internes et externes au moule (qui se produisent en simultané pendant la phase de solidification du métal). Ces manipulations ont permis par ailleurs, à l’aide de modèles statistiques, d’estimer les paramètres physiques qui sont difficilement accessibles du fait de leurs dépendances et des conditions de travail expérimentales (les échanges avec le milieu ambiant, le coefficient d’échange et le flux entre le métal et le moule). Ces valeurs issues d'expérimentations réalisées en condition réelles serviront à alimenter les bases de données matériaux utilisées en fonderie et dans les simulations numériques. La démarche et les modèles développés dans le cadre de ce travail de thèse permettent un calcul plus fiable qui servira au dimensionnement des masselottes dans le cas du procédé à cire perdue. A plus long terme, cette démarche pourrait être étendue à d’autres procédés de fonderie puisque la méthodologie développée sur du moulage à cire perdue sera transposable aux cas des moules à noyau, des moules métalliques ou autres procédés similaires. / Design casting methodologies are based on the analysis of the energy released by the metal during its solidification. Indeed, the knowledge of this heat transfer permits to faithfully predict local solidification time and to identify last solidified zones. In the case of sand casting, heat exchanges are well known and have been modeled for a long time (Chvorinov). The last, modelize "thermally infinite mold" so in this case whole metal energy threw solidification phase is absorbed by the mold. In contrary, for a shell, a portion of metal energy is transmitted to environment threw the shell, so in this case, the most appropriate model is "a thermally finished mold". Reference experimentations gives a good understanding of energy / thermal mechanisms involved in the casting process and highlight both internal and external shell thermal exchanges complexity (which occur simultaneously during solidification metal). These manipulations allow to use inverse method to estimate hardly measured parameters (such as external heat transfer coefficient or metal-mold interfacial heat transfer), and therefore to build reliable thermal parameters databases used in numerical simulations. Methodology and models developed in this study allow a reliable sizing feed calculation for investment casting. On the long-range, this knowledge could be applied to other foundry processes since the methodology developed on investment casting will be transposed to core molds, die-casting or other molds.

Rapide et de grande ampleur, la propagation de la fonte de l’aluminium de récupération constitue un cas remarquable de diffusion culturelle. Introduite vraisemblablement à Thiès (Sénégal), au début des années 1940, la technique s’est répandue dans toute l’Afrique, jusqu’à Madagascar et aux Comores. Quelles sont les raisons de l’adoption, par les artisans africains, d’un tel système technique ?Par quels canaux et pour quelles raisons le savoir a-t-il pu se propager à travers le continent ?Comment a-t-il été approprié ?Quelles sont, en d’autres termes, les « routes de l’aluminium » en Afrique ?Voici quelques-unes des questions qui sont abordés dans cette thèse. / Doctorat en Sciences politiques et sociales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

En raison des quantités d’énergie requises par la production primaire d’aluminium et le rendement relativement faible, les rejets thermiques de cette industrie sont énormes. Ils sont par contre difficiles à utiliser à cause de leur faible température. De plus, tout changement apporté pour augmenter la température des rejets peut avoir un impact important sur la production. La compréhension du transfert thermique et de l’écoulement d’air dans une cuve peut aider à maintenir les conditions de la cuve lorsque des modifications y sont apportées. Le présent travail vise à développer cette compréhension et à apporter des solutions pour faciliter la capture des rejets thermiques. Premièrement, un circuit thermique est développé pour étudier les pertes thermiques par le dessus de la cuve. En associant des résistances thermiques aux paramètres physiques et d’opération, une analyse de sensibilité par rapport aux paramètres d’intérêt est réalisée pour déterminer les variables qui ont le plus d’influence sur la qualité thermique des rejets de chaleur dans les effluents gazeux. Il a été montré que la réduction du taux de ventilation des cuves était la solution la plus efficace. Ensuite, un modèle CFD a été développé. Un bon accord a été trouvé entre les deux modèles. Deuxièmement, une analyse systématique de la réduction de la ventilation des cuves a été réalisée par la simulation CFD. Trois problèmes qui peuvent survenir suite à une réduction du taux de ventilation sont étudiés et des modifications sont proposées et vérifiées par des simulations CFD. Le premier problème, maintenir les pertes thermiques via le dessus de la cuve, peut être résolu en exposant davantage les rondins à l’air pour augmenter les pertes radiatives. Le second problème soulevé par la réduction de ventilation concerne les conditions thermiques dans la salle des cuves et une influence limitée de la ventilation est observée par les simulations. Finalement, l’étanchéité des cuves est augmentée par une réduction des ouvertures de la cuve de manière à limiter les émissions fugitives sous des conditions de ventilation réduite. Les résultats ont révélé qu’une réduction de 50% du taux de ventilation est techniquement réalisable et que la température des effluents d’une cuve peut être augmentée de 50 à 60˚C. / Due to the high energy requirement and ~50% efficiency of energy conversion in aluminum reduction technology, the waste heat is enormous but hard to be recovered. The main reason lay in its relatively low temperature. Moreover, any changes may affect other aspects of the production process, positively or negatively. A complete understanding of the heat transfer and fluid flow in aluminum smelting cells can help to achieve a good trade-off between modifications and maintenance of cell conditions. The present work aims at a systematic understanding of the heat transfer in aluminum smelting cell and to propose the most feasible way to collect the waste heat in the cell. First, a thermal circuit network is developed to study the heat loss from the top of a smelting cell. By associating the main thermal resistances with material or operating parameters, a sensitivity analysis with respect to the parameters of interest is performed to determine the variables that have the most potential to maximize the thermal quality of the waste heat in the pot exhaust gas. It is found that the reduction of pot draft condition is the most efficient solution. Then, a more detailed Computational Fluid Dynamics (CFD) model is developed. A good agreement between the two models is achieved. Second, a systematic analysis of the reduction of draft condition is performed based on CFD simulations. Three issues that may be adversely affected by the draft reduction are studied and corresponding modifications are proposed and verified in CFD simulations. The first issue, maintaining total top heat loss, is achieved by exposing more anode stubs to the air and enhancing the radiative heat transfer. The second one is to verify the influence of the draft reduction on the heat stress in potroom and limited influence is observed in the simulations. Finally, the pot tightness is enhanced by reducing pot openings in order to constrain the level of fugitive emissions under reduced pot draft condition. The results have revealed that 50% reduction in the normal draft level is technically realisable and that the temperature of pot exhaust gas can be increased by 50-60 ˚C.

La présence d'inclusions d'oxyde au sein d'aubes de turbine haute pression monocristallines en alliage AM1 est suspectée d'être à l'origine de la germination de grains parasites responsables d'une diminution critique des performances mécaniques des aubes. Afin de caractériser l'évolution de la propreté inclusionnaire de l'alliage AM1 au cours des différentes étapes du procédé fonderie par induction sous vide, une étude expérimentale et numérique a été réalisée. La partie expérimentale combine d'une part des visualisations in situ du radeau inclusionnaire à la surface du bain de métal en cours de fusion et d'autre part la réalisation du test du bouton sur un ensemble d'échantillons de matière prélevés aux différentes étapes du procédé de fonderie, dans le but de caractériser la population d'inclusions (nature chimique, distribution de taille, fraction volumique). Les résultats mettent en évidence une modification de la population inclusionnaire majoritaire au cours du procédé en raison d'une alimentation régulière du bain de métal en particules d'oxyde issues du creuset de fusion. La partie numérique s'appuie sur un ensemble de trois modèles permettant la modélisation successive des forces de brassage électromagnétiques, de l'écoulement turbulent du métal liquide et de la trajectographie des particules d'oxydes au sein du bain métallique. La surface du bain de métal est considérée déformée et non évolutive au cours du temps. Le modèle de trajectographie tient compte de la turbulence de l'écoulement et de différentes formes de particules. Les résultats numériques montrent une bonne concordance avec les tendances dégagées expérimentalement / The presence of oxide inclusions within single-crystal turbine blade high pressure in AM1 involves the germination of parasite grains succeeding the critical reduction of their mechanical performances.In order to evaluate the cleanliness of material AM1 and to follow its evolution during various stages of the process foundry (VIM), an experimental and a numerical study were carried out. The experimental part consists in following the evolution of the inclusion population of the raw material until the liquid bath by combining visualizations of the surface of the liquid bath and the application of the electron beam button melting test on a set of material extracted during the process of foundry. The results highlight a modification of the major inclusion population during the process and a regular supply of particles within the liquid bath which come from the crucible. The digital part is based on a set of three models allowing the modeling of the electromagnetic, hydrodynamic phenomena and the trajectory calculation of the particles within the liquid bath. The value of the intensity of the electric current was given from a calibration of the electromagnetic model based to experimental measures of the axial magnetic induction within the industrial furnace. For the whole of the mathematical models, the surface of the liquid bath selected is deformed and non-evolutive. The model of trajectory calculation is based on a Lagrangian approach by taking account of the turbulence of the flow. The digital results show a good agreement with in experiments released tendencies

L’histoire de La Fonte Ardennaise est celle de la transformation d’une petite fonderie artisanale fondée dans les années 1920 en une entreprise de taille intermédiaire et d’envergure européenne au début du XXIe siècle. Sa création par un ouvrier mouleur est expliquée par l’étude d’un secteur industriel mal connu, celui de la fonderie de seconde fusion, et de la spécificité de sa localisation dans le département des Ardennes.La monographie de La Fonte Ardennaise est aussi celle d’une famille qui met en perspective la trajectoire de deux générations d’entrepreneurs et aide à expliquer les singularités de la croissance, du financement et du contrôle d’une PME familiale. Afin de mieux comprendre ce qui peut être considéré comme une success story, l’effort d’adaptation de l’entreprise à son environnement est mis en relation avec les mouvements du marché et le comportement de la branche.Étrangers aux schémas mentaux des fondeurs établis, Émile, puis Gérard Grosdidier développent une approche commerciale originale qui différencie l’entreprise de la concurrence et permet une logique de croissance externe et interne, ce qui, en creux, propose des hypothèses explicatives à l’échec du modèle industriel local. Mais la cristallisation de l’organisation sur un leader charismatique rend difficile tant l’intégration de nouveaux dirigeants que la transmission du pouvoir à la troisième génération familiale / The history of La Fonte Ardennaise is about a small, traditional foundry founded in the 1920s that grew into a mid-sized business of European scope in the early 21st century. The company was created by a casting worker, and this can be explained by studying a little-known industrial sector, namely that of second smelting, and by the specific features of its location within the département of Ardennes.A monograph about La Fonte Ardennaise also tells the story of a family, highlighting the path taken by two generations of entrepreneurs, and helps to understand the idiosyncrasies pertaining to the growth, funding and management of a family-run SME. In order to better appreciate what could be viewed as a success story, the efforts made by the company to adapt to its environment are juxtaposed with what was happening in the market and with the way in which the branch progressed.Unconcerned with the mental schemes favoured by established foundries, Émile Grosdidier, and Gerard Grosdidier after him, succeeded in developing an original commercial approach that differentiated the company from the competition, fostering external and internal growth, thereby raising implied assumptions that explain the failure of the local industrial model. Yet having an organisation that is entirely focused on a charismatic leader makes it difficult to bring in new management, as well as transferring power to the family’s third generation

L'objectif principal de ce travail est de contribuer à une définition d'une lecture architecturale des archives du bâtiment. Nous nous proposons d'étudier un fonds archivistique relatif à des constructions rurales du XVIe s. et de chercher à comprendre comment la création du nouveau port du Havre a impacté sur le long terme le monde de la construction dans la région. Notre intention est d'être au plus près du monde de la construction courante pour la période analysée, ce qui nous permettra de poser le problème de la nature réelle d'une supposée frontière entre chantier « savant » et chantier « vernaculaire » qui s'avère parfois difficile à déterminer. Si la quasi intégralité des bâtiments étudiés ont disparu aujourd'hui, l'abondance des documents d'archives permet de les étudier suivant deux aspects : l'un repose sur une lecture économique des documents anciens permettant de retracer le fonctionnement des chantiers courants, la provenance des matériaux, les prix pratiqués et plus généralement le fonctionnement de l'artisanat local. Cette étude révèle les évolutions conduisant à l'apparition de maitres d'œuvres sur ces petites opérations par le biais des travaux d'entretien sur les fontaines et ouvrages hydrauliques puis l'expertise de maisons de ville et enfin sur les travaux lourds de réhabilitation de bâtiments menaçant ruine. L'autre prend en compte une lecture technique et constructive des documents du fonds d'archives. Par l'analyse du positionnement de chaque ouvrage décrit il devient alors possible de restituer l'organisation générale du bâtiment complet et ses mutations progressives au cours des siècles. Deux sites seront plus particulièrement détaillés mais compte tenu de leurs différences de fonction et d'échelle, ils démontrent que la méthode d'analyse constructive est généralisable à l'ensemble des bâtiments du territoire étudié voire même au-delà / The main aim of this study consists of trying to define how to read architecturally the building archives. We can study the archives concerning the rural buildings in the XVI century and try to understand how the creation of the Havre new harbour impacted in the long term, the process of all the buildings around .In studying this period we intend to stay nearest to the common buildings so we can ask if a border between the vernacular architecture and the learned one exists really. In fact this border is very difficult to establish. Most of these old constructions have disappeared nowadays but referring to so many archives collection we can study them in following two points of view. The first one will be the economical aspect. In using the antique documents we find out how the common builders yards functioned, where materials came from and at what prices. In fact we discover the local workshops and how that led to the emergence of supervisors in the maintenance of fountains and hydraulic constructions, then for expertise of the town houses and important renovations of the oldest constructions facing ruin. The second one will be the technical understanding of the archives collection .The position of each building is described, so it's possible to discover the complete organisation of the construction process and its long term developments .Two sites will be precisely analysed but the difference of function and size show that this method of constructive analyse can be applied to all local constructions and farther afield

Le travail de recherche présenté dans le cadre de cette thèse, réalisée en cotutelle entre l'École Supérieure Polytechnique de Dakar (ESP) et l'École Centrale de Lyon (ECL), intitulé « Le recyclage de métaux d'origine industrielle au Sénégal » traite du problème du recyclage industriel des aciers et de celui, artisanal, des alliages d'aluminium. La question est abordée depuis la collecte des déchets jusqu'aux produits issus de leur valorisation : armatures pour béton armé et ustensiles de cuisine. Nous nous intéressons plus particulièrement à la qualité de ces produits. Il s'agit plus précisément des propriétés mécaniques des armatures en acier, qui se rompent parfois lors de leur mise en œuvre par pliage, et de la qualité alimentaire des alliages d'aluminium utilisés dans la fabrication d'ustensiles de cuisine et élaborés à partir de déchets provenant souvent de rebuts du secteur automobile. A l'issue de notre travail expérimental, nous avons déterminé une origine possible des défaillances des armatures à béton et avons montré, par des tests en milieu alimentaire, que les alliages d'aluminium utilisés ne présentent pas de dangers pour les usagers. Cette étude s'inscrit dans une problématique environnementale à laquelle se trouvent confrontés de plus en plus de pays, compte tenu de l'accroissement de la consommation des ménages et de la raréfaction des ressources en matière première et en énergie. Dans ce contexte, nous avons ajouté une dimension humaine et sociétale à ce travail scientifique en le prolongeant par une action de formation auprès des jeunes populations. Cette action s'inscrit par ailleurs dans un projet plus large de la Direction de l'Enseignement Elémentaire du Sénégal, de rénovation de l'enseignement des sciences à l'école élémentaire. Un module pédagogique, destiné au cycle 3, a été créé autour de la thématique des déchets et de leur devenir, en tenant compte des spécificités de l'école sénégalaise et en relation avec la partie scientifique développée dans la thèse. Il s'appuie sur une méthode d'enseignement innovante, l'investigation raisonnée, grâce à laquelle l'élève se trouve placé en tant qu'acteur de sa propre formation. L'originalité de cette recherche est donc qu'elle intègre l'ensemble des préoccupations, allant du traitement du déchet à l'éducation des populations, tout en restant centrée sur une problématique scientifique. Elle est une première concrétisation de l'accompagnement de l'école élémentaire par la communauté scientifique au Sénégal.

Lors de cette étude, un banc de fatigue thermique a été mis au point pour conduire des essais sur une éprouvette cylindrique en acier X38CrMoV5 de dureté 42-47 HRC. Diverses conditions d'essai ont été investiguées, la température maxi du cycle thermique (500 à 685°C), et la vitesse de chauffage (0.7 à 6.5 s). L'effet de ces paramètres sur le dommage a été étudié. La densité et la morphologie des réseaux de faïençage ont été quantifiées par analyse d'images. Des champs de T,