Influence des paramètres de chauffage

Afin d’étudier l’influence des paramètres du générateur sur les distorsions de la pièce, nous comparerons les résultats de 4 jeux de paramètres différents (Figure 24), avec pour résultat de référence une puissance de chauffage de 69kW pendant une durée de 15s.

Figure 32 : Comparaison des résultats de déplacements après des traitements thermiques dont les paramètres de chauffage sont 17s / 60kW (bleu) et 15s / 69kW (rouge)

2.1.4.1. Paramètres de chauffage : 17s / 60kW

La Figure 32 présente les déplacements sur la coordonnée Y des points de mesure après la trempe dans les conditions de chauffage de référence (15s / 69kW) en rouge et dans le cas d’un chauffage plus long avec le même apport d’énergie (17s / 60kW  1030kJ) en bleu. On remarque que les résultats sont similaires dans la partie basse du pied milieu (points de mesure 6 à 15) et que très légèrement différents au niveau des points 4 et 5. C’est dans la tête de la pièce (points 1, 2 et 3) que la différence entre les deux chauffages devient réellement significative et bien que le galbe paraisse légèrement différent, c’est surtout au niveau de la torsion que l’on observe un changement. En effet, les 3 pièces ayant subi le chauffage de 17 secondes avant trempe présentent une distorsion de rotation autour de l’axe longitudinal de la pièce beaucoup plus prononcée que ce qu’on peut observer sur les 10 pièces chauffées dans un temps plus court. Le temps de chauffage étant plus long, la diffusion thermique prend une place plus importante dans le procédé. Par conséquent, la ZAT est plus grande et les cinétiques de transformation de phase accomplies sur une zone plus large. Ceci paraît affecter

2.1 Essais sur démonstrateur industriel les distorsions en torsion, certainement de manière indirect, par une plus grande fermeture ou ouverture de la forme en « U » (non visible sur les résultats) ou par une répartition différente des modifications du galbe de la pièce (résultats identiques au points 13 et 8 mais pas au point 3).

Pour le moment, gardons présent à l’esprit qu’une même énergie fournie dans un temps plus long accroît l’effet des déformations locales sur une torsion globale de la pièce.

2.1.4.2. Paramètres de chauffage : 11s / 69kW

Cet essai correspond à un essai où la trempe serait réalisée avant complétion du chauffage (par rapport à la référence de 69kW pendant 15s). L’énergie fournie par le générateur est dans ce cas de 800kJ. La ZAT est alors plus petite que dans le cas de référence et les températures atteintes étant de 1150°C (au lieu de 1220°C), nous pouvons considérer que l’austénitisation est complète dans les zones proche de l’inducteur.

La Figure 33 présente les déplacements aux points de mesure comparés au cas de référence. La principale constatation ne porte pas cette fois ci sur les distorsions en torsion (même ordre de grandeur dans la différence entre le déplacement au point 1 et au point 2) mais sur l’évolution du galbe de la pièce. En effet, dans la première partie de la pièce (entre les points 13 et 8) le traitement thermique augmente légèrement moins le galbe que dans le cas de référence et dans la seconde partie (entre 8 et 3) il est plus faible que dans l’état d’origine de la pièce.

Nous retiendrons que la diminution d’apport d’énergie pour une même puissance fournie par le générateur entraîne une forte diminution du galbe dans la partie haute du pied milieu.

Figure 33 : Comparaison des résultats de déplacements après des traitements thermiques dont les paramètres de chauffage sont 11s / 69kW (bleu) et 15s / 69kW (rouge)

2.1.4.3. Paramètres de chauffage : 15s / 53kW

Dans ce jeu de paramètres, nous conservons la même énergie que dans le cas précédent mais nous diminuons la puissance fournie. La Figure 34 nous montre la comparaisons entre 11s / 69kW (bleu) et 15s / 53kW (vert). Nous pouvons constater, comme dans le paragraphe 2.1.4.1, une augmentation de la torsion de la pièce sans changement significatif de l’évolution du galbe. Ces résultats nous confirment qu’une même énergie fournie dans un temps plus long accroît la torsion constatée sur la pièce.

Ce cas peut aussi être vu par rapport au cas de référence comme l’addition des deux précédents : une diminution de puissance en conservant la même énergie (ce serait 19s /

53kW). Dans cette hypothèse, nous devrions constater, par rapport au cas de référence, une rotation de la tête de la pièce autour de son axe longitudinal plus marquée (points de mesure 1 et 2) ainsi qu’une augmentation du galbe plus faible dans la partie basse du pied milieu (entre les points 8 et 13), et surtout une diminution du galbe dans la partie haute (entre les points 3 et 8). C’est ce que nous montre la Figure 35 présentant les déplacements en coordonnée Y des points de mesure lors du traitement de trempe comportant un chauffage de 15 secondes avec une puissance fournie par le générateur de 69kW en comparaison aux mêmes résultats dans le cas d’une puissance fournie par le générateur de 53kW.

Figure 34 : Comparaison des résultats de déplacements après des traitements thermiques dont les paramètres de chauffage sont 11s / 69kW (bleu) et 15s / 53kW (vert)

Figure 35 : Comparaison des résultats de déplacements après des traitements thermiques dont les paramètres de chauffage sont 15s / 53kW (vert) et 15s / 69kW (rouge)

2.1.4.4. Conclusion sur les paramètre du générateur

Des 4 configurations de paramètres du générateur, on constate deux tendances majeures : 1. si on augmente le temps de chauffage tout en fournissant une même énergie, on

observe un phénomène de torsion plus prononcé dans le haut de la pièce,

2. si on interrompt le chauffage plus tôt, le galbe de la pièce à la fin du traitement sera plus faible.

La première constatation peut être interprétée comme l’influence de la diffusion thermique et de l’élargissement de la ZAT, mais elle ne nous permet pas de faire le lien direct entre les causes et la conséquence. La seconde constatation semble signifier que la fin du chauffage ou la complétion de l’austénitisation dans certaines zones en marge de la ZAT a un effet déterminant sur le galbe final de la pièce.

2.1 Essais sur démonstrateur industriel