Modélisation numérique du grenaillage des pièces initialement cémentées ou carbonitrurées

• Main Author: Renaud, Pierre
• Language: FRE
• Published: Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM 2011
• Subjects: [PHYS:MECA:MEMA] Physics/Mechanics/Mechanics of materials; [SPI:MECA:MEMA] Engineering Sciences/Mechanics/Mechanics of materials; Grenaillage; Carbonitruration; Cémentation; Contrainte résiduelle; Élément Fini; Massif Semi-Infini
• Online Access: http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00606275; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/60/62/75/PDF/rapport-ThA_se-PierreRENAUD.pdf

Les traitements de surface sont des moyens de plus en plus utilisés pour augmenter la résistance en fatigue des pièces métalliques en améliorant les propriétés du matériau. Chez PSA Peugeot Citroën, certaines pièces sont traitées thermochimiquement (par cémentation ou carbonitruration) avant d'être grenaillées de manière à tirer profit des avantages respectifs de chaque procédé. Cette étude a pour but de comprendre l'effet du couplage entre ces deux traitements de surface sur la génération des champs mécaniques. Des investigations expérimentales ont permis de mettre en évidence les effets suivant du grenaillage sur un matériau cémenté (ou carbonitruré) dans la couche superficielle: (a) le grenaillage augmente la dureté, (b) il augmente considérablement le niveau des contraintes résiduelles, (b) il permet de transformer de l'austénite résiduelle en martensite. Un modèle élément fini du grenaillage des pièces ayant été traitées thermochimiquement a été étudié. L'état mécanique après traitements thermochimiques a été déterminé expérimentalement par diffraction des rayons X. Le modèle du grenaillage prend en compte cet état initial en termes de contraintes résiduelles, déformations plastiques et de variable d'écrouissage. Le matériau est donc à gradient de propriété et se comporte tel un véritable composite. La loi de comportement en profondeur est obtenue en liant le profil de dureté aux propriétés du matériau. Le modèle permet d'estimer, entre autres, les profils des contraintes et des déformations plastiques des pièces préalablement traitées thermochimiques.