Quelle est la différence entre les goupilles flexibles spiralées en acier allié et en acier au carbone ?

En théorie, l’objectif du traitement thermique des goupilles flexibles est d’obtenir une microstructure martensitique à 100 %. Bien que cela ne soit pas réalisable en pratique, un processus de traitement thermique efficace optimisera la composition martensitique du matériau. La martensite se forme lorsque le matériau est trempé suffisamment rapidement pour empêcher la diffusion du carbone. Si le processus de trempe est trop lent, les atomes de carbone s’échappent de la géométrie atomique souhaitée et des microstructures moins souhaitables se forment (perlite, bainite).

La dernière étape du traitement thermique est le revenu. Elle est effectuée après que les goupilles ont été trempées jusqu’à la température ambiante. Le revenu se fait à des températures inférieures à 540ºC (en dessous de la température eutectoïde critique). Le revenu améliore la ductilité et la résistance de la martensite car les goupilles sont fragiles immédiatement après avoir été trempées. Le processus de revenu doit être inférieur à la température à laquelle le métal se transforme en austénite. Ces basses températures soulagent les contraintes internes, diminuent la fragilité et maintiennent une dureté élevée. Les ressorts (c’est-à-dire les goupilles flexibles spiralée) trempés à des températures plus élevées entraînent une perte de dureté et de résistance plus importante, mais ils présentent une meilleure élasticité. Par conséquent, la recette du traitement thermique fait partie intégrante du processus de fabrication des goupilles à ressort spiralées.

Le traitement thermique est l’un des processus les plus critiques dans la production des goupilles flexibles, car il a un impact direct sur les performances et la durée de vie de l’assemblage utilisant la goupille. Des variations apparemment mineures de temps (minutes) et de température (± 10°F (± -12ºC)) peuvent avoir un impact considérable sur la qualité d’une goupille. C’est pourquoi il est essentiel que les fabricants de fixations mettent en place des mesures de contrôle efficaces.

Les goupilles spiralées en acier à teneur en carbone doivent être trempées à température ambiante en quelques secondes afin d’obtenir une composition martensitique élevée. À l’inverse, l’acier allié permet un temps de trempe beaucoup plus long (~1 minute) afin d’obtenir une composition martensitique élevée. Le temps de trempe est affecté de manière négative lorsque la goupille flexibles devient plus grande et a plus de masse. Plus précisément, l’extérieur des goupilles atteindra une composition martensitique élevée, mais pas l’intérieur des goupilles. Les goupilles à ressort spiralées d’un diamètre de Ø0,500” / Ø12mm (ou moins) peuvent être trempées assez rapidement pour utiliser de l’acier à teneur en carbone. Cependant, les goupilles spiralées de plus grand diamètre nécessitent l’utilisation d’un acier allié afin que la composition entière de la goupille ait la possibilité d’atteindre une composition martensitique optimale.

Les concepteurs doivent considérer les goupilles flexibles spiralées en acier à teneur en carbone et en acier allié comme étant à peu près équivalentes lorsqu’ils consultent le catalogue d’un fabricant de goupilles flexibles. Cependant, il faut se méfier des goupilles spiralées de grand diamètre (>Ø0,500” / Ø12mm) fabriquées en acier à teneur en carbone, car elles présentent des risques mécaniques. Le traitement thermique est l’une des étapes les plus critiques de la fabrication des goupilles à ressort. Il est donc recommandé aux fabricants de fixations d’effectuer le traitement thermique en interne pour un contrôle total. Bien que cet article propose des directives générales de conception, il est recommandé de consulter des ingénieurs d’application spécialisés dans la conception et la fabrication de goupilles à ressort spiralées afin de s’assurer que le matériau approprié est sélectionné pour chaque assemblage spécifique.