Génie mécanique
Improvement the surface hardness of XC38 steel by heat treatment - Approach by factorial plans
The surface hardness plays an important role in the service life of a mechanicals parts subjected to friction and wear. It can be improved by mechanical treatments or heat treatments. The latter occupy an important place in steel metallurgy, they aim to improve the performance of mechanicals properties of materials such as resilience and hardness and consequently they contribute in a visible way to the good resistance to fatigue and wear treated pieces. This work aims to predict the surface hardness Hv as a function of heat treatment parameters in this case the treatment temperature and holding time. therefore thermals treatments have been envisaged following the methodology of factorial plans 22 where two parameters have been considered, the temperature "T" and the holding time "t" where each parameter at two levels (min, max). These treatments were applied on forged XC38 steel samples, the obtained results have resulted in a mathematical model evaluating the surface hardness "Hv" as a function of treatment temperature and holding time. The experimental results indicate for this steel that holding time minimum and temperature minimum (t = 2h, T = 850 ° c) have an apparent significant effect where "Hv" achieved the value of 750 (Hvi = 179). Voir les détails
Mots clés : heat treatment, superficial hardness, factorial designs, Mathematical model
Effet des paramètres du régime sur la pente quadratique Sdq
La caractérisation des surfaces en 3D permet des interprétations faciles et intuitives grâce à un jeu de paramètres adéquats, souvent la qualité de surface est évaluée avec le paramètre Ra, actuellement d’autres paramètres sont pris en considération pour apprécier les états de surface fonctionnelles. La dimension fractale Df et la pente quadratique de surface Sdq qui permettent de définir respectivement les irrégularités de surface et de caractériser les différents stades d’endommagement du matériau. Pour estimer ces paramètres, des surfaces en alliage d’aluminium ont été traitées par brunissage en adoptant la méthode des plans d’expériences. les paramètres du régime de traitement ont été optimisés. Ces derniers ont été appliqués sous différentes passes afin d’observer le comportement de "Sdq" avec la variation du nombre de passes et vis-à-vis de "Df". Les résultats montrent que "Sdq" diminue au fur et à mesure que "Df" ; avec l’augmentation du nombre de passes où il est observé pour i= 1, Df= 1.16 et Sdq=0.60µm et pour i= 3, Df= 1.08 et Sdq=0.24µm. Voir les détails
Mots clés : dimension fractale, pente quadratique de surface, optimisation, plans d’expérience
Traitement mécanique de surface- Approche par la dimension fractale
L’obtention d’une surface de qualité réside dans le choix du processus de finition le mieux adapté et le plus efficace à long terme, [18]. En effet, les traitements mécaniques de surface (TMS) sont des procédés de finition, qui opèrent sans perte de matière et contribuent énormément dans l’amélioration de la qualité des surfaces. Le brunissage à la bille est l’un de ces procédés, très simple et peu coûteux, il agit par déformation plastique des couches superficielles engendrant une amélioration des caractéristiques mécaniques et micro-géométriques de la surface. En conséquence les paramètres caractérisant l’état de surface sont directement liés aux processus de fabrication et de finition des surfaces. Souvent, la qualité de surface est caractériser par le paramètres statistique "Ra". Cependant l’inconvénient majeur de ce paramètre est qu’il n’est pas un bon indicateur pour les différents types de surfaces (aucune distinction n'est faite entre les pics et les vallées), et ne reflète pas une image fidèle et physique du profil de la surface réelle. Pour remédier ce problème, l’état de surface a été appréhendé par la dimension fractale "Dfs", ce paramètre permet de mesurer le degré des régularités de surface et reste constant à toute les échelles. Il prend des valeurs fractionnaires (2 < Df <3), plus "Dfs" tend vers 2 plus la surface est régulière et lisse. Afin d’observer l’effet des paramètres du régime de traitement sur la dimension fractale, un travail expérimental a été mené au moyen d’un procédé de traitement mécanique de surface (brunissage à la bille) appliqué sur un matériau en alliage d’aluminium commercial. Trois paramètres du régime ont été considérés à savoir : l’avance "f", la force de pression "Py" et le diamètre de la bille "Db". Des modèles mathématiques ont été dégagés en utilisant les plans d’expériences multifactorielles de "Box-Behenken" pour la prédiction de la dimension fractale "Dfs" . Voir les détails
Mots clés : Brunissage, état de surface, dimension fractale, plans d’expériences
Effects of work hardening on mechanical metalproperties—experimental analysis and simulation by experiments
The aim of the present work is to improve the materials’ performances, particularly their elastic property based on an optimalexploitation of surface work-hardening phenomenon, using surface plastic deformation treatment (DPS). The surface of amechanical piece is considered as the most vulnerable zone that determines its mechanical performances. To improve thesurface physico-mechanical properties, the surface plastic deformation treatment (DPS) is often used. The (DPS) acts by acombined action of: surface hardening, structural modification, and the generation of the compression residual stresses, thefactors that will create a heterogeneous plastic deformation. Knowing that during operation the mechanical pieces have to besubjected to a stress smaller than the elastic limit (taking into account the safety margins), where the material behavior isreversible, and to reach the maximum allowable stresses, we have to increase the material’s elastic limits. This objective canbe realized through an optimal use of work hardening phenomenon for the treated surface by the DPS. The work hardening ischaracterized by the increase of the yield strength (Re), the surface hardness (Hv), and consequently the increase of thebrittleness. Depending on the considered metals, when the piece has a defect variation: cavity, inclusion (precipitate), orzones of different hardness, it can create a stress concentration which generates a local hardening. This phenomenon is one ofthe main causes of crack generation. In our study, we consider the influence of work hardening on the elastic behavior ofXC38 steel and aluminum alloy. Voir les détails
Mots clés : Work hardening . Hardening of materials . Mechanical surface treatment (TMS) . Burnishing
Study of the effect burnishing on superficial hardness and hardeningof S355JR steel using experimental planning
Surface hardness plays an important role in lifetime of a mechanical piece subjected to friction and wear. Indeed, thehardness can be improved by superficial plastic deformation processes (SDP), such as mechanical surface treatment"MST", in particular the ball burnishing. However, the treatment result of is conditioned by mastery of operationthus ensuring treated piece good mechanical and geometric properties. Experimental work was carried out byapplying the ball burnishing process on steel tensile specimens S355JR, in order to observe the influence oftreatment parameters regime on surface hardness 'Hv' and the effect of latter on tensile behavior of this steel. Twoparameters of regime were considered namely: burnishing force "Py" and number of passes "i". The relationshipbetween these parameters and microhardness measured at "Hv" surface has been highlighting using factorial plans22. Moreover a mathematical model has been obtained allowing prediction of response (Hv) as well as optimizationof parameters of treatment regime. The experimental results showed that for surface hardness Hv it is possible toreach a 45% improvement rate for a burnishing force py = 20 Kgf and a number of passages i = 3 for this material.Regarding behavior of material during tensile test, for a low burnishing force (py = 10N) and a number of passes (i= 5), the section further weakening (S = 4.14), proof than ductility of material has decreased. Voir les détails
Mots clés : Surface hardness, factorial designs, ball burnishing, Mathematical model, tensile behaviour
Soudage hétérogène de deux aciers à hautes limites élastiques HSLA(X70) : Étude du comportement mécanique
L’assemblage des matériaux par soudure hétérogène occupe une place importante dans l’univers de l’industrie. Bien précisément les aciers inoxydables sont plus utilisables vu leur bonne soudabilité par tous les procèdesde soudage à l’arc. L’objectif de cette étude est la caractérisation microstructurale et mécanique d’une soudure hétérogène de deux couples d’aciers (HSLA). Les résultats obtenus montrent que la zone fondue de l’électrode austénitique subit un durcissement avec une résistance au choc élavé par rapport à la zone de l’électrode faiblement allié, ainsi, on a constaté que l'acier qui contient le tanneur bas de carbone possède le meilleur comportement mécanique. Voir les détails
Mots clés : HLE, SMAW, 308L, Soudure hétérogène.
Characterizations of joints HDPE welded by FSW
The aim of this work is the characterization of high density polyethylene (HDPE) joints welded by the Friction Stir Welding (FSW) technique. The characterization is done by destructive testing (mechanical tensile tests) for welded joints.To do this work, a series of experimental tests were made by taking in account of several parameters: - the geometry of the welding tool (pin), the axial force Fz applied to the tool along its axis of rotation, to compensate for the pressure formed in the weld zone, the speed of rotation of the tool, the speed of advance of the tool,in this work, we only take in account of the last two parameters.The results obtained were satisfactory and show the influence of these parameters on the quality of the joint. Voir les détails
Mots clés : FSW, HDPE, polymers, welding
Étude de l’influence des traitements thermiques sur les paramètresultrasonore : Application à la caractérisation non destructive des matériaux
L’efficacité des ultrasons dans le domaine de la caractérisation non destructive desmatériaux a été largement prouvée. Leur domaine d’application s’étend et sediversifie de jour en jour. Ils représentent un outil de choix pour la détermination del’état de contrainte de certains éléments dans les assemblages industriels. En effet, laprésence de contraintes mécaniques et/ou traitement thermique dans une structureinflue directement sur les paramètres de propagation des ultrasons dans lesmatériaux. L'analyse ultrasonore des matériaux est basée sur un principe simple de laphysique : le mouvement de n'importe quelle onde sera affecté par le milieu danslequel elle se propage. Ainsi, des changements d'un ou plusieurs des quatreparamètres facilement mesurables (temps de transit, atténuation, diffusion et spectredes fréquences) associés au passage d'une onde de haute fréquence à travers lematériau peuvent souvent être corrélés avec des changements des propriétésphysiques telles que la dureté, le module élastique, la densité, l’homogénéité, ou lastructure du grain. L’objet de ce travail porte sur l’étude de l’influence des traitements thermiques desmatériaux sur certains paramètres ultrasonores tels que la vitesse de propagation, lecoefficient d’atténuation et le décalage en fréquence de certains modes depropagation.L’objectif est mettre au point une technique non destructive pour remettre auxcaractéristiques d’un matériau par les mesures expérimentales d’un ou plusieursparamètres ultrasonores. Voir les détails
Mots clés : cnd, traitement thermique, vitesses de propagation, coefficients d’atténuation, décalages en fréquence
PRISE EN COMPTE DE L’ASPECT NON LINÉAIRE DANS L’ANALYSE MODALE DES STRUCTURES MÉCANIQUES
La connaissance des caractéristiques modales est primordiale dans l’étude du comportement dynamique des structures. L’application de l’analyse modale a été souvent réservée au domaine linéaire. Cependant, la plupart des structures mécaniques, rencontrées dans la pratique, présentent un comportement plus ou moins non linéaire. L’aspect non linéaire est d’origines diverses, dépend de plusieurs facteurs et peut se manifester globalement (géométrie, propriétés mécaniques,…) ou localement (conditions aux limites, joints, …).Dans ce travail, nous avons applique l’analyse modale a des systèmes vibratoires discrets (masse-ressort) non linéaires d’aspect géométrique.Plusieurs méthodes ont été utilisées pour déterminer les paramètres modaux, a savoir :- Balance harmonique (analytique).- Variété de l’invariant de Shaw-Pierre (numérique).- Range Kutta d’ordre 4.Des programmes ont été établis sous matlab pour exploiter ces méthodes. Les résultats obtenus nous ont permis de préciser :- la limite entre les systèmes linéaires et non linéaires.- l’effet des conditions initiales et le paramètre non linéaire.- domaine d’application des méthodes permettant l’étude des systèmes non linéaires. Voir les détails
Mots clés : analyse modal, Non linéarité, vibration, Paramètres modaux (Fréquences et Modes propres)
A Simple Isoparametric Finite Element Based on the Reddy’s Theory for the Laminated Plates Bending Analysis
The aim of this work is to develop a quadrilateral finite element based on Reddy’s third order shear deformation theory for the bending behavior analysis of composite laminated plates. The element is a C0 four-nodded isoparametric with seven degrees of freedom at each node, three translation components, two rotations and two higher order rotational degrees. In particular, selective numerical integration is introduced in order to improve the results and to alleviate the locking phenomenon. The performance and reliability of the proposed formulation are demonstrated by comparing the author’s results with those obtained using the three-dimensional elasticity theory, analytical solutions and other advanced finite element models. Voir les détails
Mots clés : Ajout mot cléThird Order Shear Deformation Theory, Ajout mot cléLaminated Composite Plates, Ajout mot cléFinite Element, Bending Behavior