Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Jean BARRALIS : Professeur Honoraire à l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers d’Aix-en-Provence
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Louis CASTEX : Professeur des Universités à l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers de Paris
-
Gérard MAEDER : Directeur Ingénierie des Matériaux, Renault
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Lire l’articleINTRODUCTION
Pour améliorer la tenue en service d’une pièce métallique soumise à des sollicitations mécaniques globales, en particulier cycliques ou à des actions de contact locales, associées éventuellement à un environnement hostile, plusieurs démarches sont possibles.
La première consiste à changer les conditions de fonctionnement en modifiant le chargement et/ou le milieu. Cette approche conduit à la conception d’une nouvelle pièce ou d’un nouvel ensemble avec le risque de ne pouvoir éliminer tous les problèmes à l’origine de sa faible longévité. Une telle attitude peut se révéler économiquement irrecevable.
La deuxième consiste à rechercher un matériau mieux adapté aux sollicitations et au milieu. Il n’y a pas dans ce cas de nouvelle étude de la pièce, le coût est donc réduit, mais de nouveaux problèmes peuvent apparaître. Par exemple, en améliorant la limite d’endurance on peut dégrader d’autres propriétés comme la résistance au choc ou la déformabilité.
La troisième qui paraît la plus sage et in fine la moins coûteuse, consiste à améliorer les propriétés locales du matériau par mise en précontrainte de compression des zones les plus sollicitées c’est-à-dire, le plus souvent, les couches superficielles de la pièce. En outre, dans beaucoup de cas, l’introduction de contraintes résiduelles de compression superficielles est associée à une augmentation de la dureté et de la limite d’endurance du matériau ce qui justifie d’autant plus une telle approche.
Tout le problème réside dans le choix du procédé le mieux adapté et le plus efficace à long terme.
L’amélioration des propriétés des zones superficielles des pièces est donc un moyen curatif permettant de se prémunir contre les effets néfastes d’une surcharge au sens large du terme.
Peu à peu, du fait d’une grande maîtrise des traitements superficiels et de leur coût global, une nouvelle tendance se confirme et se répand dans la pratique industrielle : l’intégration des traitements superficiels dans la conception des pièces.
En effet, ces traitements permettent souvent de remplacer, avec profit, d’un point de vue aussi bien mécanique qu’économique, un matériau noble ou difficile à élaborer par un alliage moins riche en éléments d’alliage moins coûteux ou plus simple à obtenir.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1991 par Gérard MAEDER, Louis CASTEX, Valiollah DJAFARI, Philippe POUPEAU
DOI (Digital Object Identifier)
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Relaxation et stabilité des contraintes résiduelles3. Précontraintes et traitements superficiels
3.1 Traitements mécaniques superficiels
Lors de l’application des traitements mécaniques superficiels, les couches superficielles des pièces sont déformées plastiquement par une action mécanique : projection de particules, martelage, galetage, ondes de choc. Ces divers procédés sont présentés dans le tableau ci-contre. Avant de les étudier en détail, il est nécessaire d’en comprendre les effets.
Une action mécanique est susceptible de modifier :
-
les caractéristiques géométriques de la surface de la pièce ;
-
la microstructure du matériau dans une couche plus ou moins épaisse par action sur la densité des défauts essentiellement dislocatifs.
Elle modifie ainsi la rugosité de la surface, l’état de contraintes résiduelles, la dureté du matériau et sa capacité de déformation ultérieure.
HAUT DE PAGE3.1.1 Modifications géométriques
La surface d’une pièce polie présente une capacité de résistance plus importante aux actions extérieures que celles-ci soient chimiques ou électrochimiques (corrosion) ou mécaniques (fatigue...). Le polissage permet d’atténuer, dans le premier cas, les effets de confinement des produits de corrosion et les valeurs des champs électriques locaux et, dans le second cas, les concentrations de contrainte que l’on rencontre inévitablement sur une surface rugueuse.
Toute action qui va dans le sens de l’amélioration de la géométrie de surface a un effet bénéfique. On peut citer par exemple le sablage des pièces brutes de fonderie, l’élimination des caniveaux en pied de cordon de soudure, le toilage des pièces tournées grossièrement.
La difficulté d’interprétation et de quantification apparaît nettement à travers ces trois exemples qui s’adressent à des échelles différentes de défauts géométriques.
Seule la rugosité est à peu près quantifiable bien que sa mesure donne une pléthore d’informations qu’on ne sait pas encore totalement utiliser. Parmi les résultats rapportés dans la littérature, deux caractéristiques semblent se dégager...
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Précontraintes et traitements superficiels
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BRENT DANE (C.), HACKEL (L.A.), DALY (J.), HAMSON (J.) - Shot peening with lasers. - Adv. Mat. and Process, vol. 153, n 5, p. 37-38, mai 1998.
-
(2) - HORNBACH (D.J.), PREVEY (P.S.), MASON (P.W.) - Residual stresses and hardness disbributions in induction hardened gears. - Proceedings of the Int. Conf. On Induction hardened gears and critical components. 15-17 mai 1995, Indianapolis, Indiana.
-
(3) - ION (J.C.), SHERCLIFF (H.R.), ASHBY (M.F.) - Diagrams for laser materials processing. - Acta Metall. Mater., vol. 40, n 7, p. 1539-1551, 1992.
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(4) - MIGLIORE (L.R.) - Heat treating with lasers. - Adv. Mat. and Process, vol. 154, n 2, pp. H25-H29, août 1998.
-
(5) - St PIERRE (J.) - Vacuum carburizing. - ASM Handbook, vol. 4, Heat treating, 10th edition, 1991.
-
(6) - SUN (Y.), BELL (T.) - A numerical model of plasma nitriding of low alloys steels. - Mat....
NORMES
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Série aérospatiale. Pièces métalliques. Mise en contrainte de compression superficielle. Billes d’acier, billes de verre et billes de céramique (grenailles) (remplace NF L 06-831, février 1990). - NF L 06-831 - 12-95
-
Aéronautique et espace. Grenaillage destiné à la mise en contrainte de compression superficielle de pièces métalliques. - NF L 06-832 - 12-98
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