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Contexte industriel de l’étude

Au sein de SOGEFI Suspension, que ce soit pour les barres stabilisatrices, les ressorts hélicoïdaux ou d’autres composants de la suspension, l’idée maîtresse de tout processus de développement de produits est la réduction continue du poids, combinée à l’amélioration de la performance. La parfaite maîtrise des matériaux qu’il s’agisse de conception, de fabrication ou de développement permet à SOGEFI de fabriquer des produits qui allient performance et légèreté optimale. Ce résultat permet ensuite de réduire le poids des véhicules et, par conséquent, d’abaisser leur consommation énergétique sans altérer les qualités routières du véhicule.

Lors de la production des ressorts hélicoïdaux, l’étape d’enroulement du fil d’acier SAE 9254 (54SiCr6), traité thermiquement et de structure martensitique,  provoque parfois l’apparition d’un défaut de surface généralement appelé « couche blanche » de par son aspect au microscope optique. Cette phase située à la surface du fil a une dureté de 750 Hv alors que le cœur du fil lui a une dureté de 600Hv. Cette phase durcie « couche blanche » est le résultat d’une transformation tribologique de surface (TTS), c’est-à-dire une modification des propriétés surfaciques d’un matériau du fait d’un frottement.
À l’heure actuelle, la présence de ces défauts représente principalement un frein à la productivité des produits et une menace globale sur la qualité. Même si par expérience ils n’influencent pas sur sa durée de vie en service, suivant la localisation de ce phénomène, des casses peuvent avoir lieu au cours de la fabrication du ressort. Cela constitue un impact économique conséquent puisqu’un arrêt temporaire de la production devient alors nécessaire. De plus, dans le cadre de l’allègement de ses produits, SOGEFI est amenée à utiliser des aciers aux caractéristiques mécaniques plus élevées, notamment en matière de dureté. Ceci augmentera le risque d’apparition de ce phénomène et limitera de fait le développement de solutions plus légères.

Objectifs de la thèse et démarche scientifique

Sur le plan industriel, l’objectif de ce projet est de rechercher des conditions de production optimales à la réduction voire à la suppression de la transformation tribologique de surface notamment avec les aciers employés actuellement (SAE 9254), mais aussi pour les nuances futures. Cela consistera à développer une méthodologie permettant d’analyser, de comprendre, mais aussi de reproduire expérimentalement les conditions d’apparition de la transformation tribologique de surface. Ainsi, une analyse des conditions de contact rencontrées sur le procédé de mise en forme devra être effectuée. Ces dernières devront être reproduites expérimentalement pour permettre de caractériser les conditions d’apparition de la couche blanche, de comprendre son comportement mécanique et sa structure métallurgique. Finalement, cette approche aura pour vocation d’optimiser le choix des traitements de surface et les paramètres du procédé associé pour obtenir un produit final optimal.