The study of fatigue life discrepancy on high-strength steel springs used in automotive engine application

Résumé

Les aciers à haute limite élastique sont des aciers bainitique-martensitique utilisés dans la production de ressort. Ils sont utilisés en industrie automobile au niveau de la partie moteur. Leur fonction principale est d'amortir les vibrations générées par le moteur, ce qui implique que ces derniers soient soumis à un haut niveau de sollicitation. Les derniers progrès dans l'industrie automobile demandent le développement de ressort de haute résistance mécanique et ayant une meilleure résistance à la fatigue. L'un des objectifs de cette étude est de caractériser les raisons principales contrôlant le comportement en fatigue des ressorts cassant pour différents nombres de cycle, allant de de 10 4 à 10 5 cycles. Pour ce faire, différentes microstructures et moyens de caractérisation ont été utilisés. Ces observations, réalisées sur des ressorts testés en contrainte imposée, montrent que la relaxation des contraintes et les microstructres initailes ne sont pas les mêmes dans le cas des ressorts à faibles durées de vie comparée à ceux de plus longues durées de vie. La relaxation des contraintes est plus prononcée pour les ressorts cassant à une faible nombre de cycle. Cette étude montre que les microstrustures de ces derniers contiennent plus de martenisite conférant au matériau une plus grande résistance à la déformation. Ainsi, les matéraiux les plus durs diminuent les peformences des ressorts en service. En continuité de ces observations, cette étude a étudié le comportement en fatigue en fonction de l'état de surface de plusieurs matériaux et conditions de chargement. Les essais de fatigue ont été réalisés par flexion rotative (R =-1) à une contrainte de 1000 MPa. Les résultats obtenus montrent que la rupture des échantillons ne présentant pas de défauts de surface ni de contraintes résiduelles est due à la présence d'inclusions. Ces inclusions sont composées d'aluminium et de calcium. Elles ne contrôlent pas le comportement en fatigue des échantillons grenaillés. C'est plutôt la rugosité générée par le traitement de grenaillage qui est la cause de l'amorçage de fissure. La plupart des défauts de surface ont été supprimés par electro-polissage et la plus haute durée de vie a été atteinte par les échantillons grenaillés puis electro-polis.

Date	20 déc. 2016
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Philippe Bocher (Directeur(-trice))