Soutenance mémoire
Étude de l’efficacité de l’inducteur spécifique
Traitement des données
Pour chaque zone de mesure, les trois nuages de points prélevés avant TTI, après TTI et après revenu sont comparés afin de déterminer l’effet du procédé de traitement complet, mais aussi du TTI et du revenu uniquement. Les distorsions en chaque point de mesure sont calculées selon le vecteur théorique normal à la surface nominale. Trois niveaux d’étude sont établis : – Niveau de la roue unitaire : vérification de l’homogénéité des distorsions sur tout le périmètre de la roue => calculs des distorsions moyennes et de leur distribution sur chaque roue; – Niveau recette d’induction : comparaison des distorsions moyennes mesurées sur les 4 roues traitées avec la même recette => qualification de la répétabilité des distorsions induites pour une recette d’induction donnée, et calcul des distorsions moyennes induites par chaque recette et leur distribution; – Niveau induction : comparaison des effets sur la géométrie des roues de chaque recette d’induction.
Méthode d’analyse des flancs
L’exemple sélectionné ici correspond à l’étude des distorsions induites par la recette A sur la géométrie « 1280 ». Les Figures 2.31 et 2.32 ci-dessous présentent les distorsions moyennes respectivement des flancs gauches et droits, et ce pour chacune des quatre roues traitées avec la recette A. À noter que ce sont les distorsions mesurées uniquement sur la coordonnée Z3. moyennes des flancs droits mesurés sur la coordonnée Z3 les mêmes tendances de distorsion. En revanche, il est possible d’observer des écarts entre les courbes de chaque roue pouvant aller jusqu’à 5 µm. Il y a comme une symétrie entre les figures du flanc droit et du flanc gauche. La roue qui présente les distorsions les plus élevées sur le flanc gauche présente les distorsions les plus faibles pour le flanc droit, et inversement. Étant donné que le développement de la mesure des flancs a posé beaucoup de problèmes et notamment de dissymétrie des erreurs entre deux flancs d’une même dent, les écarts entre chaque roue peuvent être dus à des erreurs de mesure. Il a donc été posé l’hypothèse que les dents se déforment de façon symétrique sur les deux flancs. La figure suivante présente la même mesure de distorsion, mais moyennée sur les deux flancs. De cette façon, les quatre courbes correspondantes aux quatre roues traitées avec la recette A montrent des distorsions identiques. Ceci rassure sur la validité des mesures. L’hypothèse que les écarts constatés entre les roues correspondent à une erreur de mesure avec la présence d’un décalage entre les flancs d’une même dent est donc admise. Cette méthode sera utilisée sur les résultats de la mesure des flancs des deux géométries.
Traitement induction
Le traitement par induction est fait sur une machine de marque EFD de 1,2 MW de puissance, équipée de deux générateurs, haute et moyenne fréquence. Ils peuvent être utilisés successivement ou bien simultanément. Les montages des roues étudiées sur la machine sont présentés sur la Figure 2.34 ci-dessous.
La pièce doit être positionnée au mieux au centre de l’inducteur. Pour cela deux paramètres sont à contrôler : – Concentricité de la roue et de l’inducteur. Le couplage (écart entre la roue et l’inducteur) doit être le plus constant possible; – Positionnement de la roue en hauteur (coordonnée Z). La denture doit être positionnée au milieu de l’inducteur. L’inducteur utilisé pour la géométrie « 1280 » a un diamètre intérieur de 110 mm et une épaisseur de 6 mm. Celui utilisé pour la géométrie « ATE » a un diamètre intérieur de 133 mm et une partie active de 7 mm d’épaisseur. Sa forme en biseaux est spécifique à cette géométrie.
Revenu
Le but du revenu est de relaxer une partie des contraintes de tensions présentes dans la pièce à la fin du procédé de fabrication. Il est donc fort probable qu’il ait aussi un effet sur les distorsions, et cette étude cherchera à en quantifier l’ordre de grandeur. Pour les deux géométries étudiées, il y aura donc trois mesures par roue : une mesure avant le traitement d’induction, une mesure intermédiaire et une mesure après revenu. Il faut savoir que le procédé industriel d’obtention des roues « 1280 » contraint d’effectuer le revenu dans une plage de deux heures après le traitement par induction. La même contrainte sera prise pour le traitement des roues « ATE ». Cette plage limite donc le temps de la mesure intermédiaire. Les caractéristiques du revenu sont les suivantes : 2 heures à 150°C.
Conclusion
L’étude de la métrologie des engrenages a permis de prendre connaissance des mesures usuelles faites sur les roues d’engrenages, et ainsi de définir les points stratégiques à mesurer pour étudier l’effet de l’induction. Une fois le besoin défini, l’étude des différents outils de mesure disponibles a permis de faire un choix éclairé en s’orientant vers l’utilisation d’une MMT. De nombreuses mesures tests ont été réalisées sur la première géométrie d’engrenage étudiée, les roues « 1280 ». L’objectif de répétabilité (<5 µm) à atteindre a été un défi pour ces roues car il est très proche des limites intrinsèques de la machine. Si les premiers résultats ont révélé des difficultés sur certaines zones de mesure, des corrections adéquates ont pu être appliquées et une méthodologie a pu être mise en place.
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Table des matières
REMERCIEMENTS
RÉSUMÉ
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LA LITTERATURE
1.1 Principes de base sur les engrenages
1.1.1 Généralités
1.1.2 Étude de l’engrènement idéal
1.1.3 Défauts des engrenages et corrections appliquées
1.2 Traitement de surface
1.2.1 Cycle du traitement de surface et aspects métallurgiques
1.2.2 Contraintes résiduelles et distorsions
1.3 Le durcissement superficiel par induction
1.3.1 Principe de fonctionnement du chauffage par induction
1.3.2 Les effets électromagnétiques
1.3.2.1 Effet de proximité
1.3.2.2 Effet de bord
1.3.3 Profils durcis et effets des différents paramètres d’induction
1.4 Distorsions des engrenages durcis par induction
1.5 Distorsions sur des cylindres en AISI4340 durcis par induction
CHAPITRE 2 OUTILS DE MESURE ET METHODOLOGIE
2.1 Introduction
2.2 Métrologie des engrenages et moyens de mesure
2.2.1 Erreurs de mesure : notions importantes
2.2.1.1 Définitions
2.2.1.2 Notions d’incertitudes
2.2.2 Définition du besoin
2.2.3 Métrologie des engrenages
2.2.3.1 Identification des dents
2.2.3.2 Contrôle du profil
2.2.3.3 Contrôle de l’hélice
2.2.3.4 Contrôle de la division
2.2.3.5 Épaisseur de dent
2.2.3.6 Topographie du flanc
2.2.4 Les différents appareils de mesure
2.2.5 Principe du palpeur dynamique
2.2.6 Problématique du point mesuré
XII
2.3 Méthodologie
2.3.1 Présentation des deux géométries
2.3.1.1 Géométrie « 1280 »
2.3.1.2 Géométrie « ATE »
2.3.2 Choix des points de mesure
2.3.2.1 Géométrie « 1280 »
2.3.2.2 Géométrie « ATE »
2.3.3 Développement de la mesure MMT
2.3.3.1 Les tests de répétabilité
2.3.3.2 Référentiel
2.3.3.3 Choix et position du stylet
2.3.3.4 Mise en position et maintien de la pièce
2.3.3.5 Artéfacts et palliatifs
2.3.4 Résultats de répétabilité
2.3.5 Traitement des données
2.3.6 Méthode d’analyse des flancs
2.3.7 Traitement induction
2.3.8 Revenu
2.4 Conclusion
CHAPITRE 3 TRAITEMENT DES ROUES « 1280 »
3.1 Introduction
3.2 Plan d’expériences
3.3 Protocole expérimental
3.4 Déformations initiales des roues .
3.5 Homogénéité des distorsions sur le périmètre d’une roue
3.6 Répétabilité des distorsions induites par une recette d’induction
3.6.1 Répétabilité des distorsions des plans supérieur et inférieur
3.6.2 Répétabilité des distorsions des plans inférieur et supérieur des groupes de dents
3.6.3 Répétabilité des distorsions des rayons extérieurs
3.6.4 Répétabilité des distorsions des flancs
3.7 Comparaison des distorsions induites par différentes recettes d’induction
3.7.1 Plans supérieur et inférieur
3.7.2 Plans inférieur et supérieur des groupes de dents
3.7.3 Rayons extérieurs
3.7.4 Flancs
3.7.5 Comparaison globale
3.7.6 Effet du revenu
3.8 Analyse des distorsions vis-à-vis du dessin de définition
3.8.1.1 Plans supérieur et inférieur (PS, PI, GPS et GPI)
3.8.1.2 Rayons extérieurs (RE)
3.8.1.3 Flancs
3.9 Conclusion
XIII CHAPITRE 4 ÉTUDE DES ROUES « ATE »
4.1 Introduction
4.2 Planification des traitements
4.2.1 Utilisation des pièces P
4.2.2 Plan d’expériences
4.3 Étude de l’efficacité de l’inducteur spécifique
4.3.1 Comparaison des profondeurs durcies .
4.3.2 Analyse des distorsions
4.3.3 Conclusion vis-à-vis de l’efficacité du nouvel inducteur
4.4 Résultats et interprétations du plan d’expériences
4.4.1 Analyse des effets des différents paramètres
4.4.1.1 Plan d’expérience #1
4.4.1.2 Plan d’expériences #2
4.4.2 Analyse de la déformation globale des différentes roues
4.4.2.1 Effet du TTI sur la géométrie globale
4.4.2.2 Effet du TTI sur les flancs de dent
4.4.2.3 Effet du revenu
4.4.3 Interprétations
4.5 Conclusion
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS
ANNEXE I PROTOCOLE DE PERCAGE DE LA REFERENCE -C- POUR LES
ROUES « 1280 » .
ANNEXE II PROTOCOLE DE MESURES PRÉLIMINAIRES ROUES « 1280 »
ANNEXE III PROTOCOLE DE MESURES DES ROUES « ATE »
ANNEXE IV RECETTES DE TRAITEMENT INDUCTION POUR LES ROUES
« 1280 »
LISTE DE RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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