Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
L’objet de cet article est d’aider au choix des traitements thermiques des métaux ferreux pour l’automobile. Cette tâche est délicate car plusieurs solutions techniques existent. De plus, le contexte industriel changeant (moyens à disposition, gestion des flux, environnement…), ainsi que les cahiers des charges en perpétuelle évolution compliquent également cette approche. Tout d'abord, l’entité véhicule est largement détaillée, de même que les exigences fonctionnelles de ses pièces mécaniques. Les solutions apportées par le traitement thermique en termes de technologies et de propriétés fonctionnelles sont abordées ensuite, permettant de comparer les procédés et d’aider aux choix final.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Michel GANTOIS : Professeur à l'École nationale supérieure des mines et à l'École européenne d'ingénieur en génie des matériaux, Nancy
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Yves POURPRIX : Chef de service Direction des matériaux et technologie de PSA
INTRODUCTION
Rédiger un guide de choix des traitements thermiques des métaux ferreux pour l'automobile est une opération délicate pour plusieurs raisons :
-
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 archivée 1 de oct. 1996 par Yves POURPRIX
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Solutions apportées par le traitement thermique
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2. Exigences fonctionnelles des pièces mécaniques
La situation qui est présentée ici n'est pas exhaustive, ni immuable le produit étant lui-même en constante évolution : elle donne cependant une image des principaux choix technologiques en fonction du mode de sollicitations.
2.1 Pièces travaillant en fatigue
On intègre dans cette famille les différents aspects de la fatigue, traction-compression, flexion alternée, torsion et les sollicitations dynamiques combinées.
Les méthodes de calcul actuelles du chargement des pièces permettent de déterminer avec précision le mode de sollicitations combinées et, de ce fait, de localiser sur la pièce les chargements critiques et le niveau de criticité (figure 4).
De fait, les données nécessaires au niveau du matériau évoluent : des classiques données de flexion rotative ou de traction-compression on passe à l'utilisation de critères plus complexes, mais mieux représentatifs du chargement réel tels que la droite de Dang-Van [1], obtenue à partir de trois essais de fatigue, qui définit une enveloppe à l'intérieur de laquelle doit nécessairement se situer le chargement de la pièce étudiée.
La figure 5 représente deux types de rupture en fatigue caractéristiques.
HAUT DE PAGE
On rencontre comme pièces travaillant à la fatigue :
-
dans la distribution :
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les culbuteurs (flexion répétée) ;
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les ressorts de soupapes (torsion et flexion) ;
-
les arbres à cames (torsion et flexion) ;
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-
dans l'attelage mobile :
-
les axes de pistons (flexion alternée) ;
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les pistons (traction-compression) ;
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les bielles (traction-compression) ;
-
les vis de bielles (traction-compression) ;
-
les vilebrequins (flexion rotative + torsion).
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dans le reste du moteur, citons encore les pignons d'entraînement d'accessoires dont les dents travaillent en flexion, les vis de culasse travaillant en fatigue thermique pour n'évoquer...
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Exigences fonctionnelles des pièces mécaniques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DANG VAN (K.) - Comportement à la fatigue des métaux - . Sciences et Techniques de l'Armement Mémorial de l'artillerie française, 1er fasc. p. 113-116 (1973).
-
(2) - BARRALIS (J.), CASTEX (L.), MAEDER (G.) - Précontraintes et traitements superficiels - . [M 1 180]. Traité Matériaux métalliques (1999).
-
(3) - GHIGLIONE (D.), LEROUX (C.), TOURNIER (C.) - Nitruration, nitrocarburation et dérivés - . [M 1 227]. Traité Matériaux métalliques (1996).
-
(4) - MURRY (G.) - Transformation dans les aciers - . [M 1 115]. Traité Matériaux métalliques (1998).
-
(5) - COPPIN (P.), LHOTE (B.) - Atmosphères de traitement thermique - . [M 1 220]. Traité Matériaux métalliques (2000).
-
(6) - DULCY (J.), GANTOIS (M.) - Théorie...
ANNEXES
Traitements directs
MULOT (A.), MAUVEAUX, ORTOLLAND - Possibilités offertes par l'utilisation d'aciers adaptés aux traitements thermiques dans la chaude de forge - . Rev. de Traitements thermiques no 206, p. 61 (1986).
HAUT DE PAGE2.1 Traitements thermiques et mécaniques
B15 2240 (Janv. 02), Traitements mécaniques. Grenaillage de renforcement
B15 2150 (Sept. 02), Traitements thermiques. Trempe superficielle
B15 2220 (Oct. 97), Traitements thermochimiques. Cémentation. Carbonitruration
B15 2240 (Janv. 97), Traitements thermiques. Nitruration
B15 2330 (Fév....
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