FR2498956A2 - Fabrication de pivots par forgeage a froid utilisables brut de frappe - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION DE PIVOTS POUR LIAISONS A ROTULE COMPRENANT UNE TETE SPHERIQUE 1 PLEINE OU CREUSE ET UNE QUEUE 2, 3, 4, PAR FORGEAGE A FROID. CE PROCEDE CONSISTE A CHOISIR UN LOPIN D'ACIER A RELATIVEMENT BAS CARBONE ET FAIBLEMENT ALLIE, TREMPE SOUS VIBRATIONS POUR AVOIR LA MEME DURETE EN SURFACE QU'A COEUR, ET UN REVENU POUR UNE DURETE D'ENVIRON 60KG DE MANIERE A OBTENIR UNE STRUCTURE DE MARTENSITE FINE, PUIS A FORGER A FROID CE LOPIN DE MANIERE A OBTENIR UN BON ECROUISSAGE. L'INVENTION PERMET D'OBTENIR UN PIVOT BRUT DE FRAPPE POUVANT ETRE MONTE SANS TRAITEMENT.

Description

La présente addition concerne des développements de la fabrication du pivot pour liaisons à rotule faisant l'objet du brevet principal et de ses quatre certificats d'addition.

Ces documents ont trait à des procédés permettant d'obtenir des pivots dont il ne reste à faire que la ou les gorges par usinage, ai on s'en tient au brevet principal et la dsuxièee addition, et des pivots complètement terminés du point de vue géométrique, si l'on utilise en plus le procédé selon la première addition.

L'invention a plus particulièrement pour objet de définir le choix d'acier et les traitements thermiques réalisés sur les couronnes à partir desquelles sont obtenus les lopins, en vue d'asEliorer le prix de revient et d'amé- liorer la qualité (élimnation de risques de rupture lors de l'utilisation des pivots).

On rappelle qu'à l'heure actuelle, seul le procédé décrit dans le brevet principal et sa deuxième addition, permet d'obtenir des pivots à une cote très approchés de la cote finie, y compris dans des aciers à haute teneur en carbone.

Ce procédé consiste en un forgeage à froid du lopin, un traite-ent thermique, de préférence un galetage de la sphère à titre de contrôle et de sécurité et, évidemment, le filetage ou le moletage.

Jusqu'ici, les pivots étaient forgés à partir d'acier recuit et ce sont les pièces qui étaient traitées. I1 est toutefois apparu que ces traitoients ne convenaient pas bien au type de forgeage à froid utilisé notamment pour la réalisation de pivots à têtes creuses, principalement en raison de l'hétérogénéité de la structure du métal due au fait que, à la suite de ces traitements, la dureté du métal va en décroissant de la surface jusqu'au coeur de la pièce.

n vue d'améliorer la qualité et le coat des pivots, on a également proposé (quatrièie certificat d'addition) de partir de lopins provenant de couronnes treipées sous vibrations puis redressées. Un tel traitement associé à un revenu permet ainsi d'obtenir une hologénéité parfaite en allant de la peau vers le coeur.

On rappelle qu'à l'origine les pivots obtenue par forgeage à froid étaient réalisés on les types d'acier suivants
ie/ En acier de cénentation genre 12 CD 4 qui présente
les deux inconvénients majoure suivants
a) traitement thermique très coûteux, qui comprend en général une cémentation, une trempe et revenu, et un recuit du filetage
b) risque de rupture différé : les métallurgistes savent bien que cet acier devient extrêmement fragile quand il est chauffé à une température de 400 à 450 C.Or, c'est une température de transition qui existe forcément lors du recuit du filetage, puisque celui-oi est port à nne température supérieure à 400 - 450 C, cette température étant d'ailleurs en général assez mal connue, alors que le reste du pivot est froid. Si ce point de transition se trouve dans une zone sollicitée, par exemple la petite face du nône, il y a risque de rupture sur véhicule après montage, et de tels cas sont malheureusement bien nonaus.

En soier allié ou non de 0,35 à 0,45 % de carbone.

Pour obtenir des résultats convenables, acier utilisé doit être le plis près possible du maximum indiqué (on emploie souvent des 41 C2 ou 42 C2).

On peut relever les inconvénients suivants t
- difficultés de forgeage t les pivots sont en général, soit forgés à chaud, soit forgés à froid à une forme très grossière,
- difficultés d'usinage, en raison de la haute teneur en carbone, et da fait qu'actuellement le traitement est fait en général avant l'usinage.

3e/ En un acier allié ou non genre 30 CD 4 oa 38 C1 et exceptionnellement des aciers plus alliés, par exemple le 42
C2.

L'avantage du 38 01 est notamment de permettre un forgeage facile, une bonne tenue à coenr des pivots grâce à la teneur en carbone et au chrome qui facilite la pAn4- tration de la trempe, et un durcissement partiel aisé sur les parties souhaitées.

Toutefois l'utilisation de telles nuances d'acier implique nécessairement, après le forgeage, outre un galetage éventuel de la sphère du pivot, des traitements thermiques appropriés tels que par exemple
a) la trempe par haute fréquence de la sphère qui s'applique surtout à des pivots spécialement dessinés,
b) la nitruration ionique totale ou partielle du pivot,
c) le bombardement électronique total ou partiel du pivot (principalement pour les pivots dans lesquels seale la sphère doit être durcie),
d) la trempe et le revenu après usinage, cette opération étant faite sur le pivot terminé prêt au montage ou éventuellement avant exécution de la gorge située à la base de la sphère du pivot.

e) la cémentation suivie d'une trempe et d'un revenu.

Bien entendu, cette liste n'est pas limitative, les traitements précéde ent mentionnés pouvant en outre être combinés.

L'invention a plus particulièrement pour but de trouver une solution métallurgique permettant de supprimer le traite- ment après forgeage des pivots tout en maintenant les caractéristiques mécaniques requises, notamment pour leur application à l'industrie automobile (pivot de direction coté crémaillère, pivot de bielle de connexion, pivot de suspension, etc...) tout en évitant l'inconvénient présenté par le fait de partir de couronnes pré-traitées par trempe sous vibration d'une dureté relativement élevée.

Pour parvenir à ce résultat, le procédé selon l'invention consiste à choisir un lopin en acier à relative ent bas earbene et faiblement allié, trempé soas vibrations pour avoir la même dureté en surface qu'à coeur, et revena pour une dureté d'environ 60 kg de manière à obtenir une strec- ture de martensite fine présentant l'avantage de se déformer parfaitement bien (mieux qu'un acier globalisé classique) pais à forger à froid ce lopin de manière à obtenir un bon écrouis sage et en conséquence un pivot brut de frappe dont les caractéristiques mécaniques sont similaires à celles d'un pivot traité.

Des essais effectués sur un lopin obtenu par découpe d'un fil de diamètre 17,25 mm en acier 12 CD 4, ont permis d'obtenir dans la zone la plus critique, c'est-à-dire la zone sous tête du pivot, une résistance à la traction de 115 kg/mm2, soit le maximum de la fourchette admissible.

L'acier avait été écroui de 40 % à cet endroit.

En vue de diminuer encore les prix de revient des pivots, tout en maintenant lfflos caractéristiques mécaniques, il est possible d'utiliser des aciers du genre 18 C4, XC 18 au bore etc...

Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 représente un pivot à tête creuse réalisé conformément au procédé selon l'invention.

la figure 2 est une vue partielle d'un pivot à tête pleine.

Tel que représenté sur la figure b le pivot comprend ane tête sphérique creuse 1, suivie d'une queue forme de trois tronçons cylindriques 2, 3, 4 de diamètre décroissant reliés par des portions chanfreinées ou arrondies 3, 6, le tronçon 4 étant destiné à être fileté0
L'invention permet, grâce au procédé précédemment décrit, d'obtenir nn tel pivot (ou même celui représenté figure 2, à tête pleine) brut de frappe ayant les caractéristiques mécaniques permettant de le monter sans traitement.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de fabrication de pivots pour liaisons à rotule comprenant une tête sphérique pleine ou creuse et une queue, par forgeage à froid conformément au procédé selon le brevet principal caractérisé en qu'il consiste à choisir un lopin en acier à relativement bas carbone et faiblement allié, trempé sous vibrations pour avoir la mêie dureté en surface qu'à coeur, et revenn pour une dureté d'environ 60 kg de manière à obtenir une structure de martensite fine présentant l'avantage de se déformer parfaitement bien (mieux qu'un acier globalisé classique) puis à forger à froid ce lopin de manière à obtenir un bon écrouis sage et en conséquence un pivot brut de frappe dont les caractéristiques mécaniques sont similaires à celles d'un pivot traité.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un lopin en acier de type 12 CD 4.

3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un acier au bore du genre 18 C4 ou

X C 18.

4.- Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que dans la zone sous tête l'écrouissage obtenu lors de la frappe à froid est de l'ordre de 40 *.