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Auteur(s)
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Yves POURPRIX : Chef de service Direction des matériaux et technologie de PSA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Rédiger un guide de choix des traitements thermiques des métaux ferreux pour l’automobile est une opération délicate pour plusieurs raisons :
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d’abord parce qu’il n’y a pas une solution technique à une fonction mais souvent plusieurs qui sont concurrentes ;
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ensuite parce que les choix dépendent souvent du contexte industriel (moyens en place, politique d’investissements, gestion des flux, problèmes d’environnement...) ;
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enfin parce que les cahiers des charges d’une fonction ou d’un organe évoluent très vite, de même d’ailleurs que l’offre en matière de solutions techniques.
Nous ferons donc tout d’abord un tour d’horizon assez approfondi du contexte automobile en abordant l’entité véhicule, ses principaux organes mécaniques, leurs exigences fonctionnelles et enfin le contexte industriel.
Cette approche permettra dans une seconde partie d’aborder les solutions en termes de technologies et de propriétés fonctionnelles, de comparer les procédés et d’évoquer les tendances pour le proche avenir.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de mars 2008 par Michel GANTOIS, Yves POURPRIX
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Exigences fonctionnelles des pièces mécaniques1. Contexte Automobile
1.1 Matériaux métalliques dans le véhicule
Une observation macroscopique de la répartition des matériaux dans l’automobile des années 90 permet de faire ressortir le découpage donné sur la figure .
Il convient, pour affirmer cette approche, de séparer le véhicule en ses trois fonctions principales, la structure, le garnissage et les organes mécaniques.
On ne s’attardera pas sur la fonction garnissage, ou habillage de la caisse qui est le domaine des matériaux organiques, à l’exception de quelques fonctions mécaniques (armatures et réglage des sièges, équipements électriques, éléments de fixation, mécanismes divers sur lesquels des traitements thermiques de renforcement peuvent être requis).
La partie structure du véhicule est essentiellement le domaine des produits plats, aujourd’hui tôles en acier doux revêtues, les performances essentielles recherchées étant l’emboutissabilité et la soudabilité.
Les approches de substitution par les matériaux organiques restent timides, malgré quelques applications remarquées (capots, volets AR), la solution acier restant économiquement et industriellement très compétitive. Les récentes démarches volontaristes d’allégement laissent apparaître un créneau pour les alliages légers. Peu de place là non plus pour les traitements thermiques à l’exception de quelques fonctions d’assemblage (charnières, serrures...) où doivent être traités simultanément les problèmes de tenue mécanique et de tenue à la corrosion.
La troisième partie concerne les organes mécaniques dont la vocation est d’assurer la motricité du véhicule et son comportement routier.
C’est dans cette fonction que l’on trouve les pièces mécaniquement les plus sollicitées et par conséquent tout naturellement, l’essentiel des applications des traitements thermiques de renforcement.
Le découpage traditionnel consiste à traiter séparément les pièces moteur (distribution, attelage mobile, base moteur), les pièces transmission (embrayage, boîte de vitesses, pont, arbres de transmission aux roues), et les pièces de liaison au sol, constituées des composants de suspension (ressorts, amortisseurs, bras, pivots moyeux...) des composants de freinage (commande hydraulique, disques...) et des composants de direction (colonne, pignon, crémaillère, carter,...
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