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Tapures de trempe : compréhension des mécanismes de fissuration

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L’étude « Tapures de trempe : compréhension des mécanismes de fissuration » réalisée au Cetim, vise à apporter des fondements techniques à l’ensemble des « us et coutumes » pratiqués dans les ateliers de production pour éviter les tapures de trempe après chauffage superficiel par induction.

L’objectif de l’étude est donc de mieux comprendre l’apparition de ces tapures, en se basant sur la genèse des contraintes de traction en fin de zone affectée thermiquement. Les différents essais réalisés ont permis de conclure que, outre l’influence des concentrations de contraintes d’ordre géométrique (forme de la pièce, état de surface), deux paramètres sont à prendre en compte dans le phénomène d’apparition des tapures : la capacité plastique du matériau partiellement ou non transformé et la mise en contrainte de compression de la structure, suite à des processus thermo-cinétiques et métallurgiques. La maîtrise de la cinétique de refroidissement des pièces en tenant compte de la trempabilité de l’acier et de l’état métallurgique du matériau avant chauffage superficiel apparaît primordiale.

Attention, le rapport de cette étude est réservé aux cotisants du Cetim

 

Tapures de trempe : compréhension des mécanismes de fissuration

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Cette étude réalisée au Cetim, apporte des fondements techniques à l’ensemble des « us et coutumes » pratiqués dans les ateliers de production pour éviter les tapures de trempe.

L’objectif est de mieux comprendre l’apparition de ces tapures après chauffage superficiel par induction, en se basant sur la genèse des contraintes de traction en fin de zone affectée thermiquement. Les différents essais réalisés ont permis de conclure que, outre l’influence des concentrations de contraintes d’ordre géométrique (forme de la pièce, état de surface), deux paramètres sont à prendre en compte dans le phénomène d’apparition des tapures : la capacité plastique du matériau partiellement ou non transformé et la mise en contrainte de compression de la structure, suite à des processus thermo-cinétiques et métallurgiques. La maîtrise de la cinétique de refroidissement des pièces en tenant compte de la trempabilité de l’acier et de l’état métallurgique du matériau avant chauffage superficiel apparaît primordiale.

NB : Le texte intégral de cette étude est disponible uniquement pour les cotisants du Cetim

Design and failure modes of automotive suspension springs

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Abstract

This paper is a discussion about automotive suspension coil springs, their fundamental stress distribution, materials characteristic, manufacturing and common failures. An in depth discussion on the parameters influencing the quality of coil springs is also presented.

Following the trend of the auto industry to continuously achieve weight reduction, coil springs are not exempt. A consequence of the weight reduction effort is the need to employ spring materials with significantly larger stresses compared to similar designs decades ago. Utilizing a higher strength of steel possesses both advantages and disadvantages. The advantages include the freedom to design coil springs at higher levels of stress and more complex stresses. Disadvantages of employing materials with higher levels of stress come from the stresses themselves. A coil’s failure to perform its function properly can be more catastrophic than if the coil springs are used in lower stress. As the stress level is increased, material and manufacturing quality becomes more critical. Material cleanliness that was not a major issue decades ago now becomes significant. Decarburization that was not a major issue in the past now becomes essential.

To assure that a coil spring serves its design, failure analysis of broken coil springs is valuable both for the short and long term agenda of car manufacturer and parts suppliers. This paper discusses several case studies of suspension spring failures. The failures presented range from the very basic including insufficient load carrying capacity, raw material defects such as excessive inclusion levels, and manufacturing defects such as delayed quench cracking, to failures due to complex stress usage and chemically induced failure. FEA of stress distributions around typical failure initiation sites are also presented.

Voir la source : ScienceDirect – Engineering Failure Analysis : Design and failure modes of automotive suspension springs.