Développement de méthodes de caractérisation fine des propriétés élastoplastiques des fils métalliques
- Authors
- Publication Date
- Oct 17, 2023
- Source
- HAL-Descartes
- Keywords
- Language
- French
- License
- Unknown
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Abstract
Dans le contexte actuel de tension sur les approvisionnements et de contraction économique de nombreux marchés, les fabricants industriels de ressorts sont contraints d’optimiser leur processus de fabrication. L’un de leurs enjeux majeurs consiste alors à augmenter le rendement de leur outil productif afin de maintenir leur débit de fabrication avec des moyens moindres en garantissant des exigences dimensionnelles toujours plus fines. Dans cette optique, une piste de travail se détache distinctement : la caractérisation mécanique des fils tréfilés.En effet, la formation des ressorts dépend largement des caractéristiques mécaniques des fils tréfilés, puisqu’elle consiste à déformer le fil tréfilé en suivant une trajectoire imposée qui donne sa forme finale au ressort. Le fil tréfilé étant sollicité dans son domaine plastique, des essais de caractérisation mécanique sont donc nécessaires pour connaître à l’avance le comportement plastique des fils tréfilés utilisés pour former des ressorts. Or dans leur processus industriel actuel, les fabricants de ressorts ne procèdent qu’à deux essais de caractérisation mécanique de manière non-systématique : l’essai de traction et l’essai de dureté.Ces deux essais sont privilégiés par leur simplicité d’utilisation et leurs résultats immédiats qui éclairent les ressorties sur le comportement mécanique des fils tréfilés qu’ils utilisent. Mais ces deux essais ont plusieurs limites. D’abord, ils sont très difficilement exploitables sur des fils de faibles diamètres sans adaptation des bacs de traction. Les essais de traction sur les fils tréfilés sont par conséquent menés dans des conditions non optimales qui réduisent la qualité de la caractérisation. Ensuite, ils ne donnent pas d’informations quantitatives sur l’état des contraintes résiduelles dans les fils tréfilés. Or les fils tréfilés étant par construction très denses en contraintes résiduelles et ces contraintes résiduelles ayant une forte influence sur les capacités de formage, cet angle mort provoque une perte de maîtrise des exigences dimensionnelles des ressorts ainsi fabriqués.Il a donc été décidé par le biais de ce travail de thèse de concevoir deux essais de caractérisation mécanique consacrés aux fils tréfilés de faible diamètre. Ces deux essais de caractérisation ont pour vocation de s’intégrer dans un processus industriel de fabrication de ressorts, en étant positionnés dès la réception des fils tréfilés. Le premier essai de caractérisation s’attache à tracer une loi de comportement matériau des fils tréfilés de faible diamètre à partir d’un essai de flexion 3 points. Il consiste à associer une loi de comportement trilinéaire à une courbe de flexion dont la mesure expérimentale est largement plus simple qu’une courbe de traction sur cette typologie de fil. Quant au deuxième essai de caractérisation proposé dans ce travail, il tente d’estimer le profil des contraintes résiduelles dans les fils tréfilés par la mesure de la variation de courbure générée par l’enlèvement d’une couche de matière. Ces deux méthodes ont été éprouvées sur un fil de 0,8 mm de diamètre et de nuance AISI 302 avec des résultats très satisfaisants. Ces deux méthodes ont ensuite été exploitées sur des fils tréfilés différents en nuance et en diamètre, et ont aussi montré des résultats prometteurs.