Rapport d'utilisateur :
Test de résistance pour le durcissement de surface

Illustration de la courbe de résistance d'un flanc de dent

Le département des procédés de fabrication de formage du Laboratoire de machines-outils et d'ingénierie de la production (WZL ) de l'Université RWTH d'Aix-la-Chapelle est notamment impliqué dans l'étude des procédés d'usinage des zones de bordure tels que le laminage profond et le martelage mécanique de surface (MOH). Dans le domaine de la santé mentale, les impacts à haute fréquence d'une tête de bélier essentiellement sphérique produisent un lissage de surface ou une structuration ciblée, les contraintes de compression résiduelles sont introduites dans la pièce et l'écrouissage est réalisé dans la zone du bord.

Motif de l'utilisation de la méthode des empreintes

Des essais de refoulement ont été effectués pour générer des courbes d'écoulement pour le matériau de base, mais cela n'est possible que dans une mesure limitée pour la couche de surface, car la production des spécimens de refoulement avec les propriétés matérielles de la couche de surface n'est possible que dans une mesure limitée. Il est nécessaire que tout le diamètre des échantillons de refoulement soit durci en fonction de la dureté de cas des échantillons analogues de flancs de dents. Il convient de noter qu'une profondeur de cémentation des spécimens de refoulement EHT = 3 mm est générée, ce qui est difficile à réaliser. En comparaison, la profondeur de cémentation pour les échantillons analogues de flancs de dents est EHT = 1,2 +/- 0,2 mm, y compris une surépaisseur de meulage de 0,2 mm.

Citation :
"Avec la méthode de l'indentation, une alternative au test d'énervement a été choisie. Avec cette méthode, les courbes d'écoulement sont enregistrées directement sur les échantillons analogues de flancs de dents, de sorte qu'un processus de fabrication compliqué des échantillons n'est pas nécessaire. En outre, la méthode permet de générer un profil de profondeur des courbes d'écoulement et donc de cartographier également la zone de transition entre la couche de surface cémentée et le matériau de base". (2020)
Profil de résistance dans la zone marginale d'un spécimen d'analogie de flanc de dent

Procédure de test et résultats

Mesure et résultat

Afin d'obtenir l'analyse la plus précise possible de la couche de surface, le composant a été scanné couche par couche à des intervalles de 100 µm de la surface à la résistance du noyau. La valeur moyenne de cinq points de mesure a été évaluée pour chaque couche.

En utilisant la méthode d'indentation selon la norme DIN SPEC 4864, une courbe de résistance est obtenue à partir de la couche de surface jusqu'au cœur du composant cémenté. Les courbes de débit ont été fournies à la WZL de la RWTH d'Aix-la-Chapelle en tant que courbes de débit réelles et techniques. Dans l'étape suivante, les courbes de débit mesurées sont transférées à un modèle de matériau qui décrit le comportement de l'écoulement en fonction de la distance à la surface.

La figure montre les courbes d'écoulement déterminées dans la couche de surface cémentée jusqu'à la zone centrale.

Plus d'informations sur le projet WZL

Dans le cadre du projet de recherche KL500/192-1 financé par le DFG - Optimisation du comportement de cémentation des engrenages cylindriques par des surfaces de dents martelées à la machine (Optigear), l'influence des flancs de dents martelées à la machine en 16MnCr5 (1.7131) cémenté sur les piqûres et le frottement est étudiée. En se basant sur la modification de l'intégrité de la surface sous la forme de contraintes résiduelles, de dureté et de topographie, des relations de cause à effet sont établies entre l'usinage de MOH et la capacité de charge des fossettes et le frottement des flancs de dents en contact de roulement. L'influence du MOH sur la zone de bord des échantillons cylindriques analogues de flancs de dents cémentés est analysée à la fois expérimentalement et par simulation. 

L'approche simulée est mise en œuvre avec la méthode des éléments finis (FEM). Un facteur décisif dans les simulations par éléments finis est la description du comportement du matériau. Le comportement de la matière plastique est stocké dans le modèle de matière à l'aide de courbes d'écoulement enregistrées. En raison de la cémentation, le comportement d'écoulement de la couche de surface diffère de celui du matériau de base, qui est toujours présent à l'intérieur. C'est pourquoi le modèle fait une distinction entre la couche de surface et le matériau de base. Par conséquent, des modèles de matériaux sont déposés. Lors de travaux antérieurs, des tests de bouleversement ont été effectués pour générer des courbes de débit.

LarsUhlmann, associé de recherche au département des procédés de fabrication de la WZL

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