EoW July 2014

Article technique

Les effets du traitement thermique sur les propriétés des ressorts d’extension par Mark Hayes, Directeur Technique de l’Institut de la Technologie des Ressorts, Sheffield, Royaume-Unix

Résumé Durant un programme de travail entrepris en 2013 pour répondre aux nombreuses questions posées par les producteurs de ressorts, des ressorts d’extension ont été produits à partir des fils à ressort en acier inoxydable et au carbone. Ces ressorts ont été mesurés et essayés sous charge pour en évaluer la tension initiale et la limite élastique. Les résultats indiquent la nécessité d’effectuer une révision de la norme EN 13906-2. sont conscients du fait que le détensionnement thermique effectué sur les ressorts d’extension durant la production entraîne les effets suivants: • le diamètre extérieur, et par conséquent la flèche de ressort, est modifié • la tension initiale générée durant l’enroulement est réduite • quelqu’un pourrait également savoir que la limite élastique augmente Selon la norme EN 13906-2 la contrainte admissible maximale (non corrigée) pour les ressorts d’extension est égale à 45 pour cent Rm. C’est-à-dire que l’on pourrait charger le corps d’un ressort d’extension jusqu’à une tension appliquée de 45 pour cent de la résistance à la traction du fil sans entraîner aucune déformation plastique. Cela présume que les ressorts ont été soumis à recuit de détente après l’enroulement. L’argument de l’auteur est que cette définition de la limite élastique entraîne souvent une valeur trop élevée. Le but de cette étude consiste à analyser la limite élastique et l’influence exercée par la température du traitement thermique sur cette dernière. En même temps, on a saisi l’opportunité pour analyser l’effet de la température du traitement thermique 1 Contexte Les producteurs de ressorts

sur le diamètre extérieur, la tension initiale et la flèche de ressort. La majorité des ressorts d’extension présente une caractéristique de charge/ déflection théorique similaire à celle des ressorts d’essai analysés dans cette étude dans la Figure 1 . Il est supposé que lorsqu’un ressort d’extension est chargé au-delà de sa limite élastique (29N dans la Figure 1 ), la totalité de la déformation plastique a lieu dans le corps du ressort, avec pour résultat une réduction de la tension initiale. La majorité des ressorts d’extension sont équipés de crochets avec le même diamètre nominal extérieur du corps du ressort, et cela s’applique également dans le cas des ressorts produits pour la présente étude, illustrés à la Figure 2 . Les normes de conception internationales pour les ressorts d’extension sont basées sur l’hypothèse que les crochets soient parfaitement rigides sans aucune déflection ni à un niveau élastique ni plastique jusqu’à leur maximale contrainte admissible. Cette hypothèse est toutefois erronée; pour les ressorts avec plus de 20 spires du corps, l’erreur se produisant en négligeant la déflexion des crochets est effectivement minimale. La majorité écrasante des ressorts d’extension est réalisée en acier au carbone tréfilé (parfois avec un revêtement en Zn ou Zn/Al) conformément à la norme EN 10270-1 ou bien en acier inoxydable tréfilé conformément à la norme EN 10270-3, classe 1.4310 ou type 302. Par conséquent, ces derniers sont les deux matériaux analysés dans cette étude. 2 Ressorts Les ressorts pour la présente étude ont été fournis par Advanex (2) de Nottingham, Royaume-Uni. Ils ont été enroulés sur une machine automatique qui a formé les deux crochets, et immédiatement après l’enroulement l’auteur a rassemblé

CHARGE par rapport à la DÉFLEXION

Non préchargé 29 surchargés N

Charge (N)

DÉFLEXION (mm)

▲ ▲ Figure 1 : Caractéristiques de charge/déflexion

▲ ▲ Figure 2 : Ressorts d’essai

les ressorts afin d’effectuer le traitement thermique dans des conditions soigneusement contrôlées, sans un retard excessif après l’enroulement. Les ressorts ont été réalisés avec du fil de 0,71mm, avec un diamètre extérieur nominal de 6,03mm, 19,5 spires, une tension initiale relativement élevée et des crochets anglais ou crochets en croix. La résistance à la traction de l’acier au carbone était égale à 2465MPa et celle de l’acier inoxydable à 1981MPa. La conception des ressorts en acier au carbone, comme illustré dans le SCP (3) , et avec l’application de la norme EN13906-2 comme méthode conceptuelle est représentée à la Figure 3 .

3 Traitement thermique

Les ressorts ont été soumis à un traitement thermique (LTHT) dans un four, mis à disposition par IST (4) , en mesure de maintenir la température préétablie au maximum à ±5°C, et le temps de traitement thermique total était toujours égal à 20 minutes. Un thermocouple installé entre les ressorts a montré qu’elle atteignait la température préétablie dans le four en deux minutes à partir de l’instant de leur introduction.

56

www.read-eurowire.com

Juillet 2014