Modélisation magnéto-thermique, métallurgique et mécanique et validation expérimentale de traitement par induction des engrenages à dentures hélicoïdales

• Auteur / Autrice : Pascal Chevre
• Direction : Franck Girot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Arts et Métiers ParisTech. Centre d'enseignement et de recherche (Bordeaux-Talence)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation numérique

Métallurgie

Traitement thermique

Mots clés libres

Simulation numérique

Induction

Traitement thermique

Métallurgie

Trempe de contour

Déformations et contraintes résiduelles

Bi fréquence

Résumé

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'une nouvelle boîte de vitesse au sein de la direction de recherche RENAULT et du remplacement d'un procédé de traitement thermochimique par une technologie induction. Il nous a semblé intéressant pour répondre à un besoin d'une maîtrise globale du procédé, de modéliser les différents domaines physiques liés à ce type de traitement : à savoir une analyse des phénomènes physiques et leurs interactions. Ce mémoire s'organise en trois parties / - Le 1er chapitre décrit l'état de l'art dans le domaine de la trempe de contour en particulier dans l'avancement des travaux en terme de simulation numérique. Une analyse des phénomène physiques et leurs interactions est réalisée - Dans les chapitres II et III, les équations des différents domaines physiques et les grandeurs, est mise en relief - Les chapitres IV et V constituent le cœur de ce mémoire. La simulation 2D et 3D a permis de mettre en évidence l'influence et la sensibilité de certains paramètres du procédé, les problèmes de traitement liés aux spécificités de la denture héliocoïdale et d'obtenir les temps de cycle, la répartition de contraintes et les déformations dans la pièce. Enfin, les 1er essais expérimentaux sont expérimentaux sont présentés et ces résultats sont comparés avec les prédictions de la simulation numérique. En conclusion, la modélisation numérique comme outil d'analyse et de compréhension des phénomènes physiques et d'aide à la conception et à la mise au point pour le traitement thermique par induction a été démontré.

This work is a part of developpemnt of a new gear box by Research Departement of RENAULT. The aim of this work is to replace a thermo chemical by an induction contour harding. To have a perfect control of the process, the different physical phenomena were modeled. This report falls in 3 parts : the 1er chapter is dedicated to the state of the art of induction contour hardening and more particularly of its simulation. An analysis of physical phenomena is performed. In chapters 2 and 3, the equations and models needed are presented. The difficuty to obtain accurate measures is outlined. Chapters 4 and 5 are the heart of this report. The 2D and 3D simulation allowed the study of the process parameters influence and parameters sensibilities on the results. The difficulty to obtain a correct treatment of the gear because of the helical geometry of teeth is shown. The duration cycle, the strains and stress state in the part were calculated. First experimental results were compared to numerical predictions. In conclusion, numericla simulation has shown its usefulness in analys and understanding of physical phenomena, and appears as an efficient tool to design and optimise the induction heat treatment of helical gears.