Matériaux & Procédés

L’usure des moules de fonderie sous pression est liée à de nombreux paramètres inhérents à l’outillage et à son utilisation. Pour le fondeur, les outils doivent entrer en production avec une métallurgie capable d’assurer la durée de vie souhaitée. La présente étude a pour objectif de définir, en fonction de l’épaisseur de l’empreinte, une vitesse minimale de refroidissement à atteindre lors de la trempe de blocs en acier X37CrMoV5-1 pour obtenir une structure, une résilience et une ténacité acceptables.

Il y a trente ans apparaissaient les premières lignes de trempe sous presse automatisées. Si l’objectif premier était alors de maîtriser les déformations inhérentes au processus de traitement thermique, le développement rapide de ce procédé s’explique également par les économies importantes qu’il entraîne. Et se justifie du fait de sa fiabilité, malgré la complexité grandissante des pièces à traiter (1).

La plupart des pièces revêtues utilisées dans le domaine de l’outillage et de la mise en forme sont soumises à des chocs répétés ou à des chargements cycliques. Lorsque ces pièces sont correctement dimensionnées et que les choix des matériaux sont adéquats, leur endommagement va être lié à des mécanismes de fatigue superficielle. Afin d’améliorer la durabilité et le comportement tribologique de ces pièces, les dépôts durs de type PVD semblent particulièrement adaptés. Dans le but de caractériser la tenue à la fatigue superficielle des couches minces et dures de type PVD, un banc d’essai d’impacts répétés a été utilisé. La classification de dépôts sous des sollicitations de chocs répétés est illustrée à travers l’exemple de dépôts de TiN de différentes épaisseurs réalisés par procédé PVD.

Les nuances micro-alliées sont fréquemment utilisées pour les pièces forgées du domaine automobile de part leurs avantages économiques et techniques. Nous nous intéresserons plus particulièrement aux effets d’un revenu pratiqué sur deux nuances bainitiques, l’une moyen carbone et l’autre bas carbone.

Pièces d’usure et de sécurité, les roues et les essieux de chemin de fer répondent à des sollicitations importantes en service, en terme de charge et de vitesse. Pour cela, le dimensionnement métallurgique joue un rôle tout aussi important que le dimensionnement mécanique. Les roues et les essieux sont réalisés en acier au carbone. Point clé du processus d’élaboration, le traitement thermique associé à la nuance optimisée pour le service requis, permet d’obtenir les caractéristiques mécaniques et la structure métallurgique souhaitées par les clients.

La cémentation gazeuse sous atmosphère contrôlée est le procédé le plus répandu parmi les traitements de durcissement superficiel par diffusion. Depuis quelques années, un procédé analogue est parallèlement développé dans des fours sous vide avec certains avantages comme une forte compatibilité avec l’environnement et une absence d’oxydation superficielle inter cristalline. L’application des procédés sous basse pression ou assistés plasma est freinée par les coûts, aussi bien  d’investissement que de production, plus élevés par rapport aux fours sous atmosphère contrôlée et par la faible uniformité de pénétration de la carburation. On devra donc utiliser encore pour plusieurs années la vieille technologie. Notre travail a consisté non pas à résoudre le problème de l’oxydation inter cristalline [1], mais à en étudier la nature et en donner des explications.

La démarche qualité est une entreprise souvent délicate à mettre en œuvre. Au travers de cet article, nous vous proposons de découvrir l'organisation de la démarche qualité dans le développement des aciers chez Ascométal. Le développement des nouvelles métallurgies à Ascométal est organisé selon les grandes phases suivantes : choix des objectifs de recherche et développement, conduite des avant-projets et des projets, phase de développement du produit nouveau. Cette organisation permet de répondre au mieux aux besoins des clients et de garantir les résultats, la performance et la fiabilité des aciers mis au point.

Un nouvel alliage d’aluminium, dont les caractéristiques mécaniques à chaud élevées permettront la conception d’une roue freinée acceptant un environnement thermique plus sévère, a été développé par Messier-Bugatti avec la collaboration d’Otto Fuchs. Afin de faire décroître de façon significative le coût à l’atterrissage des freins carbone, tout en étant capable de répondre aux exigences de plus en plus sévères des avionneurs en termes de sécurité, il est nécessaire de disposer de plus de latitude dans le dimensionnement du frein. Ceci implique de disposer d’un matériau de roue capable d’accepter des températures plus élevées. C’est ainsi que le nouvel alliage d’aluminium 2016 a vu le jour. Élaboré par Otto Fuchs, il a été caractérisé, validé et qualifié par Messier-Bugatti sur une application réelle : une roue d’Airbus A300-600. 

Les essais très variés pratiqués au laboratoire de métallurgie amènent à exprimer des résultats et à les interpréter d’un point de vue statistique. De nombreuses notions en statistiques s’avèrent alors nécessaires : exprimer correctement un résultat, comparer des valeurs, comparer deux groupes de valeurs, savoir faire une régression simple…Ce sont ces notions que doivent acquérir les élèves souhaitant travailler en laboratoire.

La fonctionnalisation des surfaces à l’échelle nanométrique s’est développée avec grand succès au cours des dernières années. Son principal domaine d’application avaient été les améliorations des produits existants par une maîtrise des propriétés physico-chimiques et/ou des propriétés mécaniques des sections critiques d’un composant pour qu’il remplisse sa fonction d’une façon durable et fiable même dans des environnements sévères. La fonctionnalisation des surfaces comprend la méthode de fabrication, la finition, les traitements de surfaces, les modifications des surfaces et la caractérisation à l’échelle nanométrique. Le remplacement de la tribologie traditionnelle par une caractérisation nanométrique des surfaces rendra le comportement des surfaces en mouvement plus prédictibles et peut ainsi révolutionner l’industrie mécanique. La caractérisation à l’échelle nanométrique conduira à la spécification et finalement à la normalisation à l’échelle nanométrique. Ceci permettra aux intégrateurs de systèmes et aux sous-traitants de diminuer leurs coûts d’homologation. Plusieurs exemples d’applications dans le domaine des revêtements et des mesures mécaniques seront présentés.