WO2000042334A1 - Helical spring made of aluminium alloy wire - Google Patents

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WO2000042334A1
WO2000042334A1 PCT/FR2000/000037 FR0000037W WO0042334A1 WO 2000042334 A1 WO2000042334 A1 WO 2000042334A1 FR 0000037 W FR0000037 W FR 0000037W WO 0042334 A1 WO0042334 A1 WO 0042334A1
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alloy
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aluminum alloy
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PCT/FR2000/000037
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French (fr)
Inventor
David Mollet
Gérard Thomas
Original Assignee
Pechiney Rhenalu
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/02Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/021Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by their composition, e.g. comprising materials providing for particular spring properties

Definitions

  • the invention relates to a spring produced from metallic wire of circular section wound in a cylindrical helix and intended to be subjected to a compressive or tensile force along the axis of the helix.
  • Helical springs made from steel wire have been used for many years. To form a spring which is suitable for industrial applications, the following properties are required: - sufficient mechanical resistance of the wire, expressed by the conventional elastic limit at 0.2% R 0; ;
  • mattress manufacturers require a resistance of at least 96 h for an alternating stress of 100 cycles / min of a value corresponding to a compression of the spring at 50% of its initial height, i.e.
  • the corrosion resistance of carbon steel may be insufficient for certain applications where the spring is subjected to humidity or to aggressive atmospheres.
  • the invention therefore aims to remedy these drawbacks by allowing the use of coil springs in a light material, resistant to corrosion and non-magnetic and remaining of an acceptable cost for mass production.
  • the invention relates to a helical spring produced from an aluminum wire whose elastic limit exceeds 350 MPa and preferably 400 MPa.
  • This elastic limit can be reached, thanks to appropriate manufacturing ranges, either with hardening-hardened aluminum alloys, such as AlMg alloys, in particular alloys 5019, 5052, 5154A, 5251 or 5754 according to the EN standard. 573-3, i.e. alloys with structural hardening, such as AlCu alloys (and in particular alloys 2011, 2014, 2014A, 2017, 2017A, 2024 or 2117), AlSiMg or AlZnMg.
  • hardening-hardened aluminum alloys such as AlMg alloys, in particular alloys 5019, 5052, 5154A, 5251 or 5754 according to the EN standard. 573-3, i.e. alloys with structural hardening, such as AlCu alloys (and in particular alloys 2011, 2014, 2014A, 2017, 2017A, 2024 or 2117), AlSiMg or AlZnMg.
  • the invention relates to a spring, intended in particular for the manufacture of mattresses, having a fatigue resistance of at least 96 h under alternating compression at 50% of its initial height at the rate of 100 cycles / min , produced from an aluminum alloy wire with a section of between 2 and 3 mm, this wire having an elastic limit Ro, 2 > 400 MPa and a Coulomb module G> 20 GPa, and preferably> 25 GPa.
  • Another object of the invention is a method of manufacturing a spring from an AlMg aluminum alloy wire, characterized in that a wire rod blank is subjected to one or more wire drawing passes followed by annealing, then work hardening greater than 100% and preferably 200%, before manufacturing a spring from this wire.
  • Another object of the invention is a method of manufacturing a spring from an AlCu alloy wire, characterized in that a wire rod blank is subjected to one or more drawing passes followed by a annealing, then to a work hardening greater than 100% and preferably to 200%, to a dissolution followed by a quenching, to one or more wire drawing passes at a cumulative rate of work hardening greater than 20% and preferably greater than 30 %, and at maturation, before making a spring from this wire.
  • the springs according to the invention can also be used in the suspension or damping elements of land vehicles, agricultural machines or aircraft or in mechanical devices subjected to intense electromagnetic fields.
  • the invention is based on the observation that it is possible, by choosing both alloy compositions and a suitable manufacturing range, to obtain helical springs of aluminum alloy wire having employment properties. at least equivalent to those of steel wire springs, with a wire diameter of the same order, and therefore a significant weight gain, good corrosion resistance and an absence of magnetism.
  • the aluminum alloys used must lead, for the wire used to make the springs, to a high mechanical resistance, the elastic limit R 0 ⁇ 2 exceeding 400 MPa, even 500 MPa. This can be obtained with alloys without heat treatment, but with a high capacity for hardening by work hardening, such as alloys AlMg (5000 series), with significant work hardening (at a rate of more than 100% and preferably more than 200%) during the last wire drawing pass.
  • a particularly suitable alloy is the alloy EN AW-2017 according to standard EN 573-
  • the springs obtained using these wires are characterized by a high stiffness.
  • the stiffness is therefore proportional to the Coulomb module.
  • the wires intended for the springs according to the invention must have a Coulomb modulus greater than 20 GPa and preferably greater than 25 GPa.
  • a rough wire rod with a diameter of 9.5 mm in alloy 5019 of the following composition (% by weight) was produced by continuous casting on a wheel and continuous rolling between alternately horizontal and vertical roller trains.
  • the blank, after lubrication, was drawn to the diameter of 7.5 mm, with a 60% work hardening.
  • the wire was annealed, then greased again before being drawn to the final diameter of 2.5 mm, with a work hardening rate of 800%.
  • This wire had the following mechanical characteristics (measured according to standard EN 1301-2): Resistance to rupture R m : 466 MPa Elastic limit R 0d : 427 MPa Elongation at break A (measured on a reference base of 100 mm ): 5%
  • Resistance to rupture R m 466 MPa
  • Elastic limit R 0d 427 MPa
  • Elongation at break A (measured on a reference base of 100 mm ): 5%
  • the total stiffness R of the spring was measured, which was 0.21 N / mm.
  • These coil springs are intended for the manufacture of spring mattresses.
  • the blank was greased, then drawn to a diameter of 7 mm, with a work hardening rate of 84%, annealed, again greased and drawn to the final thickness of 2 , 2 mm, with a work hardening rate of 732%.
  • the wire was then dissolved at 500 ° C, quenched in cold water, then subjected to a work hardening pass at a rate of 40%, and finally left to mature at room temperature for 3 days.
  • coil springs are intended for the manufacture of spring mattresses.
  • a 2024 alloy wire of 4.0 mm diameter was produced from a blank with a diameter of 12.3 mm, by first carrying out a wire drawing with a work hardening rate of 40%, then an annealing and wire drawing to the final diameter. After dissolving, quenching and maturing, the wire had an elastic limit of 430 MPa.
  • a spring was produced as in the previous example, which did not show fatigue failure after 640,000 cycles. This spring is intended for the manufacture of suspension elements for mopeds.

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Abstract

The invention concerns a helical spring made from an aluminium wire whereof the yield strength exceeds 350 MPa and preferably 400 MPa, and more particularly a spring having an endurance limit of at least 96 h under alternating compression at 50 % of its initial height at the rate of 100 cycles/mn, produced from an aluminium alloy wire with a cross-section ranging between 2 and 3 mm, said wire having a yield strength R0.2 > 400 MPa and a shear modulus G > 20 GPa, and preferably 25 GPa. The inventive springs are useful for making mattresses with light corrosion-resistant and non-magnetic springs, and for motor vehicle suspension elements.

Description

Ressort hélicoïdal en fil d'alliage d'aluminium Coil spring in aluminum alloy wire
Domaine de l'inventionField of the invention
L'invention concerne un ressort réalisé à partir de fil métallique de section circulaire enroulé en hélice cylindrique et destiné à être soumis à une force de compression ou de traction suivant l'axe de l'hélice.The invention relates to a spring produced from metallic wire of circular section wound in a cylindrical helix and intended to be subjected to a compressive or tensile force along the axis of the helix.
Etat de la techniqueState of the art
On utilise depuis de nombreuses années des ressorts hélicoïdaux réalisés à partir de fil d'acier. Pour former un ressort qui convient pour des applications industrielles, les propriétés suivantes sont requises : - une résistance mécanique suffisante du fil, exprimée par la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% R0; ;Helical springs made from steel wire have been used for many years. To form a spring which is suitable for industrial applications, the following properties are required: - sufficient mechanical resistance of the wire, expressed by the conventional elastic limit at 0.2% R 0; ;
- une raideur appropriée du ressort lui permettant de résister suffisamment aux forces de compression et de traction sans toutefois être trop raide ;- an appropriate stiffness of the spring allowing it to withstand sufficiently the compression and traction forces without however being too stiff;
- une résistance à la fatigue suffisante. A titre d'exemple, pour l'utilisation de ressorts en acier dans un matelas, les fabricants de matelas exigent une résistance d'au moins 96 h pour une sollicitation alternée de 100 cycles/mn d'une valeur correspondant à une compression du ressort à 50% de sa hauteur initiale, soit- sufficient resistance to fatigue. For example, for the use of steel springs in a mattress, mattress manufacturers require a resistance of at least 96 h for an alternating stress of 100 cycles / min of a value corresponding to a compression of the spring at 50% of its initial height, i.e.
576000 cycles au total.576,000 cycles in total.
Les ressorts hélicoïdaux en acier au carbone satisfont à ces différentes conditions. Cependant, pour certaines applications, ces ressorts peuvent avoir trois types d'inconvénients :Carbon steel coil springs meet these different conditions. However, for certain applications, these springs can have three types of drawbacks:
Compte tenu de la densité élevée de l'acier, ces ressorts sont lourds. Il existe de nombreuses applications dans lesquelles l'utilisateur préférerait avoir un ressort qui, à performance mécanique et durabilité égales, soit moins lourd. A titre d'exemple, les matelas à ressorts acier sont d'un poids élevé, ce qui les rend difficiles à manipuler. Pour les ressorts à suspension dans les voitures ou les motos, un gain de poids est également un avantage pour diminuer l'inertie des masses mobiles et la masse totale du véhicule.Given the high density of steel, these springs are heavy. There are many applications in which the user would prefer to have a spring which, with equal mechanical performance and durability, is lighter. For example, steel spring mattresses are heavy, which makes them difficult to handle. For suspension springs in cars or motorcycles, a weight saving is also an advantage for reducing the inertia of the moving masses and the total mass of the vehicle.
Par ailleurs, la résistance à la corrosion de l'acier au carbone peut être insuffisante pour certaines applications où le ressort est soumis à l'humidité ou à des atmosphères agressives.Furthermore, the corrosion resistance of carbon steel may be insufficient for certain applications where the spring is subjected to humidity or to aggressive atmospheres.
Enfin, le caractère ferromagnétique de l'acier peut être gênant dans certains dispositifs mécaniques soumis à des champs magnétiques intenses, ou dans certains dispositifs électromagnétiques de grande précision. D'autre part, un nombre croissant d'acheteurs souhaiterait disposer de matelas ne comportant pas de matériaux ferromagnétiques, pouvant avoir une influence défavorable sur la qualité du sommeil. L'invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en permettant l'utilisation de ressorts hélicoïdaux en un matériau léger, résistant à la corrosion et amagnétique et restant d'un coût acceptable pour une fabrication en grande série. On peut remarquer que les publications générales sur les ressorts, telles que par exemple le chapitre " Ressorts " des Techniques de l'Ingénieur, volume B5, Génie Mécanique, sections B5430 à B5440, août 1984 (auteur Michel Duchemin), envisagent un assez grand nombre de matériaux métalliques ferreux ou non-ferreux pour la fabrication des ressorts, mais pas les alliages d'aluminium.Finally, the ferromagnetic nature of steel can be troublesome in certain mechanical devices subjected to intense magnetic fields, or in certain electromagnetic devices of high precision. On the other hand, an increasing number of buyers would like to have mattresses that do not contain ferromagnetic materials, which can have an unfavorable influence on the quality of sleep. The invention therefore aims to remedy these drawbacks by allowing the use of coil springs in a light material, resistant to corrosion and non-magnetic and remaining of an acceptable cost for mass production. It can be noted that general publications on springs, such as for example the chapter "Springs" of Engineering Techniques, volume B5, Mechanical Engineering, sections B5430 to B5440, August 1984 (author Michel Duchemin), consider a fairly large number of ferrous or non-ferrous metallic materials for the manufacture of springs, but not aluminum alloys.
Objet de l'inventionSubject of the invention
L'invention a pour objet un ressort hélicoïdal réalisé à partir d'un fil en aluminium dont la limite d'élasticité dépasse 350 MPa et préférentiellement 400 MPa. Cette limite d'élasticité peut être atteinte, grâce à des gammes de fabrication appropriées, soit avec des alliages d'aluminium à durcissement par écrouissage, comme des alliages AlMg, notamment les alliages 5019, 5052, 5154A, 5251 ou 5754 selon la norme EN 573-3, soit des alliages à durcissement structural, comme des alliages AlCu (et notamment les alliages 2011, 2014, 2014A, 2017, 2017A, 2024 ou 2117), AlSiMg ou AlZnMg. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un ressort, destiné notamment à la fabrication de matelas, présentant une résistance à la fatigue d'au moins 96 h sous une compression alternée à 50% de sa hauteur initiale à raison de 100 cycles/mn, réalisé à partir d'un fil en alliage d'aluminium de section comprise entre 2 et 3 mm, ce fil ayant une limite d'élasticité Ro,2 > 400 MPa et un module de Coulomb G > 20 GPa, et de préférence > 25 GPa.The invention relates to a helical spring produced from an aluminum wire whose elastic limit exceeds 350 MPa and preferably 400 MPa. This elastic limit can be reached, thanks to appropriate manufacturing ranges, either with hardening-hardened aluminum alloys, such as AlMg alloys, in particular alloys 5019, 5052, 5154A, 5251 or 5754 according to the EN standard. 573-3, i.e. alloys with structural hardening, such as AlCu alloys (and in particular alloys 2011, 2014, 2014A, 2017, 2017A, 2024 or 2117), AlSiMg or AlZnMg. More particularly, the invention relates to a spring, intended in particular for the manufacture of mattresses, having a fatigue resistance of at least 96 h under alternating compression at 50% of its initial height at the rate of 100 cycles / min , produced from an aluminum alloy wire with a section of between 2 and 3 mm, this wire having an elastic limit Ro, 2 > 400 MPa and a Coulomb module G> 20 GPa, and preferably> 25 GPa.
Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un ressort à partir d'un fil en alliage d'aluminium AlMg, caractérisé par le fait que l'on soumet une ébauche de fil machine à une ou plusieurs passes de tréfilage suivies d'un recuit, puis à un écrouissage supérieur à 100 % et préférentiellement à 200 %, avant de fabriquer un ressort à partir de ce fil. Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un ressort à partir d'un fil en alliage AlCu, caractérisé en ce que l'on soumet une ébauche de fil machine à une ou plusieurs passes de tréfilage suivies d'un recuit, puis à un écrouissage supérieur à 100 % et préférentiellement à 200 %, à une mise en solution suivie d'une trempe, à une ou plusieurs passes de tréfilage à un taux cumulé d'écrouissage supérieur à 20 % et préférentiellement supérieur à 30 %, et à une maturation, avant de fabriquer à partir de ce fil un ressort.Another object of the invention is a method of manufacturing a spring from an AlMg aluminum alloy wire, characterized in that a wire rod blank is subjected to one or more wire drawing passes followed by annealing, then work hardening greater than 100% and preferably 200%, before manufacturing a spring from this wire. Another object of the invention is a method of manufacturing a spring from an AlCu alloy wire, characterized in that a wire rod blank is subjected to one or more drawing passes followed by a annealing, then to a work hardening greater than 100% and preferably to 200%, to a dissolution followed by a quenching, to one or more wire drawing passes at a cumulative rate of work hardening greater than 20% and preferably greater than 30 %, and at maturation, before making a spring from this wire.
Les ressorts selon l'invention peuvent également être utilisés dans les éléments de suspension ou d'amortissement de véhicules terrestres, machines agricoles ou d'aéronefs ou dans des dispositifs mécaniques soumis à de champs électromagnétiques intenses.The springs according to the invention can also be used in the suspension or damping elements of land vehicles, agricultural machines or aircraft or in mechanical devices subjected to intense electromagnetic fields.
Description de l'inventionDescription of the invention
L'invention repose sur la constatation qu'il est possible, en choisissant à la fois des compositions d'alliage et une gamme de fabrication appropriées, d'obtenir des ressorts hélicoïdaux en fil d'alliage d'aluminium présentant des propriétés d'emploi au moins équivalentes à celles des ressorts en fil d'acier, avec un diamètre de fil du même ordre, et donc un gain de poids important, une bonne résistance à la corrosion et une absence de magnétisme. Les alliages d'aluminium utilisés doivent conduire, pour le fil servant à la confection des ressorts, à une résistance mécanique élevée, la limite élastique R0ι2 dépassant 400 MPa, voire 500 MPa. Ceci peut être obtenu avec des alliages sans traitement thermique, mais à forte capacité de durcissement par écrouissage, comme les alliages AlMg (série 5000), avec un écrouissage important (à un taux de plus de 100 % et préférentiellement plus de 200 %) lors de la dernière passe de tréfilage. La demanderesse a obtenu de bons résultats avec l'alliage EN AW-5019 de composition générale selon la norme EN 573-3 (% en poids) : Si < 0,40 Fe < 0,50 Cu < 0,10 Mn : 0,10 - 0,60 Mg : 4,5 - 5,6The invention is based on the observation that it is possible, by choosing both alloy compositions and a suitable manufacturing range, to obtain helical springs of aluminum alloy wire having employment properties. at least equivalent to those of steel wire springs, with a wire diameter of the same order, and therefore a significant weight gain, good corrosion resistance and an absence of magnetism. The aluminum alloys used must lead, for the wire used to make the springs, to a high mechanical resistance, the elastic limit R 0ι2 exceeding 400 MPa, even 500 MPa. This can be obtained with alloys without heat treatment, but with a high capacity for hardening by work hardening, such as alloys AlMg (5000 series), with significant work hardening (at a rate of more than 100% and preferably more than 200%) during the last wire drawing pass. The Applicant has obtained good results with the alloy EN AW-5019 of general composition according to standard EN 573-3 (% by weight): Si <0.40 Fe <0.50 Cu <0.10 Mn: 0, 10 - 0.60 Mg: 4.5 - 5.6
Cr < 0,20 Zn < 0,20, avec Mn + Cr 0,20 - 0,6 autres éléments 0,05 chaque et 0,15 au total.Cr <0.20 Zn <0.20, with Mn + Cr 0.20 - 0.6 other elements 0.05 each and 0.15 in total.
On peut obtenir des caractéristiques encore meilleures avec des alliages à traitement thermique comme les alliages AlCu (série 2000), AlSiMg (série 6000) ou AlZnMg (série 7000). Le fil, avant la mise en solution, est soumis à un écrouissage d'au moins 100 % et préférentiellement d'au moins 200 %. Ensuite, il est soumis à une mise en solution et à une trempe, puis à une dernière passe de tréfilage à un taux d'écrouissage d'au moins 20% et de préférence d'au moins 30%, suivie d'une maturation à température ambiante. On peut ainsi atteindre une limite élastique supérieure à 500 MPa.Even better characteristics can be obtained with heat-treated alloys such as AlCu (series 2000), AlSiMg (series 6000) or AlZnMg (series 7000). The wire, before dissolving, is subjected to a work hardening of at least 100% and preferably of at least 200%. Then, it is subjected to a dissolution and a quenching, then to a last pass of wire drawing at a rate of work hardening of at least 20% and preferably of at least 30%, followed by maturation at ambient temperature. It is thus possible to reach an elastic limit greater than 500 MPa.
Un alliage particulièrement adapté est l'alliage EN AW-2017 selon la norme EN 573-A particularly suitable alloy is the alloy EN AW-2017 according to standard EN 573-
3 de composition :3 of composition:
Si : 0,20 - 0,80 Fe < 0,7 Cu : 3,5 - 4,5 Mn : 0,40 - 1,0Si: 0.20 - 0.80 Fe <0.7 Cu: 3.5 - 4.5 Mn: 0.40 - 1.0
Mg : 0,40 - 0,80 Cr < 0, 10 Zn < 0,25 Les ressorts obtenus à l'aide de ces fils se caractérisent par une raideur élevée. Cette raideur R, mesurée en N/mm, est donnée, pour un fil de section circulaire, par la formule : R = (G x d4)/(8n x D3), dans laquelle d est le diamètre du fil, D le diamètre de l'hélice, n le nombre de spires utiles et G le module de Coulomb (ou module d'élasticité transversal) du fil. Pour une géométrie de ressort donnée, la raideur est donc proportionnelle au module de Coulomb. Les fils destinés aux ressorts selon l'invention doivent présenter un module de Coulomb supérieur à 20 GPa et préférentiellement supérieur à 25 GPa.Mg: 0.40 - 0.80 Cr <0.10 Zn <0.25 The springs obtained using these wires are characterized by a high stiffness. This stiffness R, measured in N / mm, is given, for a wire of circular section, by the formula: R = (G xd 4 ) / (8n x D 3 ), in which d is the diameter of the wire, D the diameter of the helix, n the number of useful turns and G the Coulomb modulus (or transverse elasticity modulus) of the wire. For a given spring geometry, the stiffness is therefore proportional to the Coulomb module. The wires intended for the springs according to the invention must have a Coulomb modulus greater than 20 GPa and preferably greater than 25 GPa.
On effectue cette mesure de raideur (ou rigidité) en appuyant sur le ressort de manière progressive, en enregistrant la force appliquée, et en mesurant l'enfoncement observé. La relation entre force appliquée F et enfoncement e étant linéaire, on en déduit la raideur totale R qui est le quotient F/e. ExemplesThis stiffness (or rigidity) measurement is made by pressing the spring gradually, recording the applied force, and measuring the observed sinking. The relationship between applied force F and driving e being linear, we deduce the total stiffness R which is the quotient F / e. Examples
Exemple 1Example 1
On a réalisé par coulée continue sur roue et laminage continu entre des trains de galets alternativement horizontaux et verticaux, un fil machine d'ébauche d'un diamètre de 9,5 mm en alliage 5019 de composition suivante (% en poids) : Si = 0,06 Fe = 0,13 Cu = 0,01 Mn = 0,13 Mg = 4,8 Cr = 0,08 L'ébauche, après graissage, a été tréfilée jusqu'au diamètre de 7,5 mm, avec un écrouissage de 60%. Le fil a été recuit, puis à nouveau graissé avant d'être tréfilé au diamètre final de 2,5 mm, avec un taux d'écrouissage de 800%. Ce fil présentait les caractéristiques mécaniques suivantes (mesurées selon la norme EN 1301-2) : Résistance à la rupture Rm : 466 MPa Limite d'élasticité R0j : 427 MPa Allongement à rupture A (mesuré sur une base de référence de 100 mm) : 5% On a fabriqué avec ce fil des ressorts hélicoïdaux de hauteur initiale 120 mm et de diamètre d'hélice 50 mm, comportant 4,7 spires utiles. On a mesuré la raideur totale R du ressort qui était de 0,21 N/mm. On en déduit un module de Coulomb de 25,40 GPa. A l'aide d'un ensemble bielle-manivelle, on a comprimé le ressort à 50% de sa valeur initiale au rythme de 100 cycles/mn pendant 96 h, soit un total de 576 000 cycles, sans constater de rupture de fatigue. Ces ressorts hélicoïdaux sont destinés à la fabrication de matelas à ressorts.A rough wire rod with a diameter of 9.5 mm in alloy 5019 of the following composition (% by weight) was produced by continuous casting on a wheel and continuous rolling between alternately horizontal and vertical roller trains. 0.06 Fe = 0.13 Cu = 0.01 Mn = 0.13 Mg = 4.8 Cr = 0.08 The blank, after lubrication, was drawn to the diameter of 7.5 mm, with a 60% work hardening. The wire was annealed, then greased again before being drawn to the final diameter of 2.5 mm, with a work hardening rate of 800%. This wire had the following mechanical characteristics (measured according to standard EN 1301-2): Resistance to rupture R m : 466 MPa Elastic limit R 0d : 427 MPa Elongation at break A (measured on a reference base of 100 mm ): 5% We made with this wire coil springs with an initial height of 120 mm and a helix diameter of 50 mm, comprising 4.7 useful turns. The total stiffness R of the spring was measured, which was 0.21 N / mm. We deduce a Coulomb module of 25.40 GPa. Using a rod-crank assembly, the spring was compressed to 50% of its initial value at the rate of 100 cycles / min for 96 h, for a total of 576,000 cycles, without finding any fatigue failure. These coil springs are intended for the manufacture of spring mattresses.
Exemple 2Example 2
On a réalisé par coulée sur roue et laminage continu un fil machine d'ébauche de diamètre 9,5 mm en alliage 2017 de composition (% en poids) : Si = 0,56 Fe = 0,13 Cu = 4,0 Mn = 0,64 Mg = 0,70 L'ébauche a été graissée, puis tréfilée jusqu'au diamètre 7 mm, avec un taux d'écrouissage de 84 %, recuite, à nouveau graissée et tréfilée jusqu'à l'épaisseur finale de 2,2 mm, avec un taux d'écrouissage de 732 %. Le fil a été ensuite mis en solution à 500°C, trempé à l'eau froide, puis soumis à une passe d'écrouissage à un taux de 40%, et enfin laissé en maturation à la température ambiante pendant 3 jours.A roughing wire rod 9.5 mm in diameter in 2017 alloy of composition 2017 (% by weight) was produced by wheel casting and continuous rolling: Si = 0.56 Fe = 0.13 Cu = 4.0 Mn = 0.64 Mg = 0.70 The blank was greased, then drawn to a diameter of 7 mm, with a work hardening rate of 84%, annealed, again greased and drawn to the final thickness of 2 , 2 mm, with a work hardening rate of 732%. The wire was then dissolved at 500 ° C, quenched in cold water, then subjected to a work hardening pass at a rate of 40%, and finally left to mature at room temperature for 3 days.
Il présentait alors les caractéristiques mécaniques suivantes (déterminées comme dans l'exemple 1) : Rm = 591 MPa R0>2 = 582 MPa A = 6%It then had the following mechanical characteristics (determined as in Example 1): R m = 591 MPa R 0> 2 = 582 MPa A = 6%
On a réalisé avec ce fil le même ressort que dans l'exemple précédent, qu'on a soumis aux mêmes essais. On a obtenu une raideur totale R de 0,18 N/mm correspondant à un module de Coulomb de 36,78 GPa, et une absence de rupture par fatigue à 576000 cycles.The same spring was produced with this wire as in the previous example, which was subjected to the same tests. A total stiffness R of 0.18 N / mm was obtained corresponding to a Coulomb modulus of 36.78 GPa, and an absence of fatigue rupture at 576,000 cycles.
Ces ressorts hélicoïdaux sont destinés à la fabrication de matelas à ressorts.These coil springs are intended for the manufacture of spring mattresses.
Exemple 3Example 3
On a réalisé un fil en alliage 2024 de diamètre 4,0 mm à partir d'une ébauche d'un diamètre de 12,3 mm, en réalisant d'abord un tréfilage avec un taux d'écrouissage de 40 %, puis un recuit et un tréfilage jusqu'au diamètre final. Après mise en solution, trempe et maturation, le fil présentait une limite élastique de 430 MPa. On a réalisé un ressort comme dans l'exemple précédent, qui ne montrait pas de rupture par fatigue après 640 000 cycles. Ce ressort est destiné à la fabrication d'éléments de suspension pour vélomoteur.A 2024 alloy wire of 4.0 mm diameter was produced from a blank with a diameter of 12.3 mm, by first carrying out a wire drawing with a work hardening rate of 40%, then an annealing and wire drawing to the final diameter. After dissolving, quenching and maturing, the wire had an elastic limit of 430 MPa. A spring was produced as in the previous example, which did not show fatigue failure after 640,000 cycles. This spring is intended for the manufacture of suspension elements for mopeds.
Exemple 4Example 4
On a réalisé un fil en alliage 6056 de diamètre 11 mm à partir d'une ébauche à l'état recuit (état O) de diamètre 12,2 mm. Le fil tréfilé a été mis en solution et trempé, puisa enroulé sous forme de ressort hélicoïdal comportant 11 spires, de diamètre extérieur 55 mm. Après revenu au pic de résistance mécanique (état T6), on a obtenu les caractéristiques mécaniques suivantes : Rm = 460 MPa R0; = 417 MPaAn 1156 diameter 6056 alloy wire was produced from an annealed blank (state O) with a diameter of 12.2 mm. The drawn wire was dissolved and quenched, then wound up in the form of a helical spring comprising 11 turns, with an outside diameter of 55 mm. After returning to the mechanical resistance peak (state T6), the following mechanical characteristics were obtained: R m = 460 MPa R 0; = 417 MPa
A = 17%A = 17%
On a mesuré une raideur totale de 50 N/mm. Ce ressort est destiné à la fabrication d'amortisseurs de VTT. A total stiffness of 50 N / mm was measured. This spring is intended for the manufacture of mountain bike shock absorbers.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ressort hélicoïdal réalisé à partir d'un fil métallique, caractérisé en ce que le fil est en alliage d'aluminium, avec une limite d'élasticité R0; > 350 MPa.1. helical spring produced from a metal wire, characterized in that the wire is made of aluminum alloy, with an elastic limit R 0; > 350 MPa.
2. Ressort hélicoïdal selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil a une limite d'élasticité R0,2 > 400 MPa.2. helical spring according to claim 1, characterized in that the wire has an elastic limit R 0 , 2 > 400 MPa.
3. Ressort hélicoïdal selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium est un alliage AlMg.3. Coil spring according to one of claims 1 or 2, characterized in that the aluminum alloy is an AlMg alloy.
4. Ressort selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'alliage est choisi parmi les alliages 5251, 5052, 5154A, 5754, 5019.4. Spring according to claim 3, characterized in that the alloy is chosen from alloys 5251, 5052, 5154A, 5754, 5019.
5. Ressort selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium est un alliage AlCu.5. Spring according to one of claims 1 or 2, characterized in that the aluminum alloy is an AlCu alloy.
6. Ressort selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alliage est choisi parmi les alliages 2011 , 2014, 2014A, 2017, 2017A, 2117, 2024.6. Spring according to claim 5, characterized in that the alloy is chosen from alloys 2011, 2014, 2014A, 2017, 2017A, 2117, 2024.
7. Ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium est un alliage AlZnMg.7. Spring according to claim 1, characterized in that the aluminum alloy is an AlZnMg alloy.
8. Ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium est un alliage AlSiMg.8. Spring according to claim 1, characterized in that the aluminum alloy is an AlSiMg alloy.
9. Ressort hélicoïdal selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une résistance à la fatigue d'au moins 96 h sous une compression alternée à 50% de sa hauteur initiale à raison de 100 cycles/mn, et qu'il est réalisé à partir d'un fil en alliage d'aluminium de section comprise entre 2 et 3 mm, ce fil ayant un module de Coulomb G > 20 GPa et préférentiellement G > 25 GPa.9. Coil spring according to one of claims 2 to 8, characterized in that it has a resistance to fatigue of at least 96 h under alternating compression to 50% of its initial height at the rate of 100 cycles / min , and that it is made from an aluminum alloy wire with a section between 2 and 3 mm, this wire having a Coulomb modulus G> 20 GPa and preferably G> 25 GPa.
10. Utilisation d'un ressort selon l'une des revendications 1 à 9 pour la fabrication d'éléments de suspension pour véhicules terrestres, machines agricoles ou aéronefs10. Use of a spring according to one of claims 1 to 9 for the manufacture of suspension elements for land vehicles, agricultural machines or aircraft
11. Utilisation d'un ressort selon l'une des revendications 1 à 9 dans des dispositifs mécaniques soumis à des champs électromagnétiques intenses.11. Use of a spring according to one of claims 1 to 9 in mechanical devices subjected to intense electromagnetic fields.
12. Procédé de fabrication d'un ressort hélicoïdal en fil en alliage d'aluminium AlCu selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on soumet une ébauche de fil machine à une ou plusieurs passes de tréfilage suivie(s) d'un recuit, puis à un écrouissage de taux supérieur à 100 % et préférentiellement supérieur à 200 %, à une mise en solution suivie d'une trempe, à une ou plusieurs passes de tréfilage à un taux cumulé d'écrouissage supérieur à 20 % et préférentiellement supérieur à 30 %, et à une maturation, et qu'on fabrique un ressort à partir de ce fil.12. A method of manufacturing a helical spring made of aluminum alloy AlCu wire according to claim 5, characterized in that a wire rod blank is subjected to one or more drawing passes followed by annealing, then hardening at a rate higher than 100% and preferentially higher than 200%, dissolving followed by quenching, one or more wire drawing passes at a cumulative hardening rate higher than 20% and preferentially more than 30%, and to a maturation, and that a spring is made from this wire.
13. Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'écrouissage qui précède la mise en solution est supérieur à 400%.13. The manufacturing method according to claim 12, characterized in that the work hardening which precedes dissolution is greater than 400%.
14. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en que le fil est en alliage 2017.14. Method according to one of claims 12 or 13, characterized in that the wire is of 2017 alloy.
15. Procédé de fabrication d'un ressort hélicoïdal en fil d'alliage d'aluminium AlMg selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on soumet une ébauche de fil machine à une ou plusieurs passes de tréfilage suivi d'un recuit, puis à un écrouissage supérieur à 100 % et préférentiellement supérieur à 200 %, et qu'on fabrique un ressort à partir de ce fil.15. A method of manufacturing a helical spring made of aluminum alloy AlMg wire according to claim 3, characterized in that a wire rod blank is subjected to one or more drawing passes followed by annealing, then a work hardening greater than 100% and preferably greater than 200%, and that a spring is made from this wire.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'écrouissage est supérieur à 400%. 16. The method of claim 15, characterized in that the work hardening is greater than 400%.
7. Procédé selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que le fil est en alliage 5019. 7. Method according to one of claims 15 or 16, characterized in that the wire is of alloy 5019.
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