EoW July 2014

Article technique

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Advanex

Des lots composés de 20 ressorts ont été traités thermiquement – l’acier au carbone à 150, 200, 250, 300 et 350°C et l’acier inoxydable à 200, 250, 300, 350, 400 et 450°C.

Ressort pour l’étude

Type de ressort: Ressorts d’extension, fil rond Conçu conformément à: EN 13906-2: 2001 Normes de tolérance: DIN 2097: 1973 Matériau EN 10270-1 tréfilé Mod. Youngs (E) 206000

4 Essai de charge Les ressorts ont été soumis à l’essai de charge conformément au régime suivant, autorisé par IST (4) . La longueur libre des ressorts a été mesurée sur le dispositif d’essai de charge (en réalité la longueur à une charge de 0,1N) et ensuite on a mesuré la charge à 30mm. Il a été remarqué que le chargement des ressorts à 30mm n’a pas affecté leur longueur libre; par conséquent, les ressorts ont été chargés à des longueurs de plus en plus grandes, tout en vérifiant chaque fois que la longueur libre n’ait subi aucune modification significative, et en mesurant de nouveau la charge à 30mm. Les essais ont continué jusqu’à ce que la perte de charge à 30mm atteigne aux moins deux pour cent. Le Tableau 1 illustre une série typique de résultats. On a essayé de deux à cinq ressorts à chaque température de traitement thermique, et on a calculé les valeurs moyennes des résultats. Les résultats sont résumés au Tableau 2 pour l’acier au carbone. Il est immédiatement évident que le traitement thermique à basse température (LTHT) est très avantageux en termes de performances du ressort à extension, et il est donc correct que les normes conceptuelles au niveau mondial partent de l’hypothèse que le traitement LTHT ait été exécuté après l’enroulement. Une analyse supplémentaire de ces résultats montre comment, au fur et à mesure que le diamètre extérieur se réduit à des températures LTHT supérieures, la flèche de ressort augmente selon les prévisions, tout en restant toujours inférieure à la valeur prévue par la théorie (voir la Figure 3 ), puisque cette dernière ne comporte pas la déflexion élastique des crochets. Toutefois la flèche de ressort théorique dans le cas d’un diamètre extérieur de 6,13mm serait égale à 0,834N/mm, alors que dans le cas d’un ressort avec un diamètre extérieur de 6,03mm, elle serait égale à 0,882N/mm. Cela indique que les résultats de la flèche de ressort sont approximativement cohérents avec les variations dimension- nelles du ressort durant le traitement LTHT. La théorie non seulement ignore la déflexion élastique des crochets, mais également la déformation plastique se produisant avant d’atteindre la limite élastique des spires du corps. Si la limite élastique des spires du corps est déterminée avec une perte de charge de 0,1N, il s’ensuit que cette perte est due à la déformation plastique du crochet d’extrémité. En fait, les résultats du Tableau 1 indiquent que lorsqu’il y a une perte de charge de 0,1N, la longueur libre augmente de 0,015mm, c’est-à-dire égal à plus de dix pour cent de cette perte de charge. Le diagramme de charge/déflexion effective par rapport à la charge à laquelle il y a une perte de 0,1N, est illustré à la Figure 4 . Les ressorts en acier inoxydable ont été usinés de façon similaire à ceux en acier au carbone, excepté le fait qu’elles ont perdu la charge avec des déflexions considérablement inférieures. Les résultats sont illustrés au Tableau 3 . La flèche de ressort a légèrement augmenté alors que la température du traitement LTHT a été augmentée malgré l’augmentation du diamètre extérieur.

N/mm 2 N/mm 2 kg/mm 3

Mod. di rigidité (G)

81500

Densité

.00000785

Non préchargé:

0-45

%

Type d’extrémité Crochet en croix Sélection du type de crochet Égal au diamètre du corps Diamètre extérieur crochet 6.03 mm Paramètres de dimensionnement Diamètre fil 0.710 mm Diamètre extérieur 6.03 mm Total spires 19.50 Flèche de ressort 0.880

N/mm (Calculées)

Tension initiale Longueur libre

4.92 25.00

N

mm

Données relatives à la tension

Positions d’exploitation

Traction inférieure à

% traction

Traction

I T

1

2

SL

Donnée manquante

SM DM SH DH

2070 2070 2330 2330 2465

9 U 17 U 48 O 9 U 17 U 48 O 8 U 15 U 42 U 8 U 15 U 42 U

Spécifié

8 U 14 U

40 U

Données opérationnelles

Positions d’opération 1 2

Longueur (mm)

30.00 48.95 9.32 26.00 5.00 23.95 353 985 807.07 2252.3 0.891 1.05 1.41 1.67 2.26 2.66 23.78 mm 186.33 N/mm 2 14.55 mm 14.76 mm

Charge (N)

Déflexion (mm)

Tension corps (N/mm 2 ) Tension crochet (N/mm 2 ) Tol. charge Degré 1 (N) Tol. charge Degré 2 (N) Tol. charge Degré 3 (N) Données calculées Longueur libre estimée: Effort dû à la tension initiale: Longueur corps (maxi): Facteur de stress: Index ressort: Diamètre intérieur: Diamètre moyen des spires: Diamètre intérieur crochet: Fréquence naturelle: Déflexion disponible (SL): Déflexion disponible (SM): Déflexion disponible (DM): Déflexion disponible (SH): Déflexion disponible (DH): Longueur fil: Poids/100: Longueur corps:

1.19 7.50

4.61 mm 5.32 mm 4.61 mm 361.06 mm 0.112 kg N/A mm 22.35 mm 22.35 mm 25.86 mm

27958 Tours/min

25.86 mm Softwarecopyright©2002-2011 InstituteofSpringTechnology,Sheffield,Royaume-Uni(V1.0.15) ▲ ▲ Figure 3 : Données nominales de projet du ressort en acier au carbone en supposant que les ressorts aient été traités thermiquement

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Juillet 2014