Brevet FR2812575A1 — publié le 20020208

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce métallique qui comprend au moins une partie élastiquement déformable du type ressort et qui est destinée à être fortement sollicitée en fatigue, en utilisation normale ou nominale. Habituellement, ces pièces, qui peuvent être utilisées dans un grand nombre d'industrie et en particulier dans l'industrie automobile, sont réalisées dans des aciers du type XC68 par exemple, par exécution d'une série d'opérations comprenant une découpe sur une presse d'un feuillard d'acier déroulé d'une bobine, un planage (remise à plat de la pièce découpée), un revenu-cambrage (le cambrage étant réalisé à chaud entre des pièces en empilage serré que l'on place dans un four de chauffe, et étant suivi d'un refroidissement lent), une éventuelle opération d'usinage en reprise (par exemple pour préciser une forme obtenue par découpe ou corriger une déformation due au revenu) avec une opération éventuelle de phosphatation pour former une protection superficielle anti-corrosion. Des opérations de dégraissage sont en général nécessaires entre la découpe et le revenu-cambrage. De plus, les aciers qui sont en général fournis pour la réalisation de telles pièces sont livrés à l'état de recuit et nécessitent une opération supplémentaire de trempe. La présente invention a notamment pour but de simplifier le procédé de fabrication de ces pièces, en réduisant le nombre d'opérations à effectuer, et de diminuer le coût de ces pièces, tout en améliorant leurs caractéristiques mécaniques. Elle propose, à cet effet, un procédé de fabrication d'une pièce métallique comprenant au moins une partie élastiquement déformable du type ressort et destinée à être fortement sollicitée en fatigue en utilisation normale, caractérisé en ce que ladite pièce est réalisée en un acier à faible teneur en carbone comprenant trois phases de ferrite, de bainite et de martensite, respectivement et est mise en forme par un traitement mécanique à froid. L'invention permet notamment de supprimer l'opération de revenu-cambrage qui nécessite des investissements élevés, qui a un coût main-d'#uvre important, qui présente un temps de cycle long et qui de plus induit des dispersions de côtes dans les pièces en raison du maintien en forme d'un empilage de pièces (les caractéristiques étant différentes aux extrémités de l'empilage). L'invention permet également d'obtenir des pièces qui ont une résistance élevée en fatigue sans qu'il soit nécessaire de les soumettre à des traitements thermiques ultérieurs qui étaient jusque-là utilisés dans la technique antérieure. Dans le procédé selon l'invention, le traitement mécanique peut comprendre une découpe et une mise en forme à froid, qui sont réalisées avec un même outil, avec éventuellement un dégraissage après la découpe et la mise en forme, ou qui sont réalisées avec des outils différents, avec éventuellement un dégraissage entre la découpe et la mise en forme. La mise en forme des pièces selon l'invention est ainsi réalisée sur une presse, à froid, de façon rapide, sans coût de main d'#uvre important et avec une bonne répétabilité au niveau des caractéristiques dimensionnelles. Bien entendu, la mise en forme de ces pièces est également réalisable à chaud, même si cela est moins intéressant sur la plan économique. L'acier utilisé pour la réalisation de ces pièces contient avantageusement moins de 0,2% de carbone et dans un mode de réalisation préféré de l'invention, il comprend environ 0,12 à 0,18% de carbone. Le procédé selon l'invention est applicable en particulier à la fabrication de pièces ou d'organes de transmission d'un couple de rotation, notamment pour véhicules automobiles, tels par exemple que des supports de garnitures de friction pour des disques de friction d'embrayage, de ressorts annulaires tels que des rondelles Belleville par exemple, de diaphragmes annulaires qui forment les moyens embrayeurs et les moyens débrayeurs des embrayages, de languettes de rappel élastique, individuelles ou intégrées à un disque, etc. L'invention propose également des pièces métalliques obtenues par exécution de ce procédé, qui sont caractérisées en ce qu'elles constituent des organes de transmission, notamment pour véhicules automobiles et sont réalisées en un matériau isotrope. Dans un exemple de réalisation, ces pièces comprennent au moins une pale de support de garniture de friction, pour disque de friction d'embrayage. Ces pales ont pour avantage essentiel par rapport à la technique antérieure, d'être réalisées en un matériau isotrope et donc d'avoir une déformation élastique en effort centrifuge qui est uniforme dans toutes les directions. Cela permet notamment que toutes les pales de support de garnitures dans un disque de friction se comportent de la même façon en déformation (on évite ainsi en particulier les phénomènes de broutement). L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de face d'un disque de friction pour embrayage ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un diaphragme annulaire d'embrayage. En figure 1, on a représenté schématiquement un exemple de réalisation d'un disque de friction pour un embrayage, notamment de véhicule automobile, le disque 10 étant ici réalisé en deux pièces identiques 12 qui sont sensiblement semi-circulaires et assemblées l'une à l'autre par des moyens tels que des rivets 14 par exemple. Chaque pièce 12 comporte deux pales 16 orientées radialement vers l'extérieur, qui servent à la fixation et au support des garnitures de friction 18 dont seule une partie a été représentée en figure 1. Ces garnitures de friction 18 sont fixées sur les deux faces du disque 10, circonférentiellement de part et d'autre des pales 16, au moyen de rivets 20. Bien entendu, le nombre de pales 16 des disques peut varier en fonction de leur diamètre et du couple de rotation maximal qu'ils doivent transmettre. Les pales 16, qui se trouvent ainsi entre deux garnitures de friction 18, sont cambrées pour conférer au disque de friction une certaine progressivité, c'est-à-dire une certaine élasticité axiale. Conformément à l'invention, les pièces 10 sont formées par découpe et mise en forme à froid, sur une presse, en un acier multi-phases à faible teneur en carbone, qui comprend trois phases de ferrite, de bainite et de martensite respectivement. Cet acier est livré en bande prétraitée, c'est-à-dire qui a déjà subi notamment une opération de trempe et éventuellement de revenu, permettant d'obtenir les trois phases précitées et un niveau élevé de résistance en fatigue. Sa teneur en carbone est voisine de 0,14% et peut varier par exemple entre 0,12 et 0,18%. Un tel acier est notamment commercialisé sous la dénomination DOCOL. Le procédé selon l'invention consiste à découper les pièces 12 à la presse dans la bande d'acier, ces pièces étant avantageusement imbriquées les unes dans les autres pour réduire les chutes. La mise en forme des pièces est réalisée à froid, de préférence avec l'outil qui sert à la découpe des pièces. Une opération finale de dégraissage peut être nécessaire lorsque la découpe des pièces a lieu dans l'huile. En variante, la découpe des pièces peut être réalisée avec un outil sur une presse, puis les pièces découpées sont dégraissées et leur mise en forme est réalisée avec un autre outil, sur la même presse ou sur une presse différente. Dans les deux cas, les pièces ainsi obtenues présentent de nombreux avantages : leur tenue en fatigue est améliorée, leurs caractéristiques mécaniques en déformation élastique ont une meilleure isotropie, - leur prix de revient est nettement inférieur à celui des pièces semblables réalisées avec les procédés de la technique antérieure. On retrouve les mêmes avantages lorsque le procédé selon l'invention est appliqué à la fabrication de pièces telles que des diaphragmes annulaires d'embrayage, dont un est représenté schématiquement en figure 2. De façon bien connue de l'homme du métier, un tel diaphragme annulaire 22 est monté en pivotement sur un couvercle d'un mécanisme d'embrayage, sa partie annulaire radialement externe 24 forme une rondelle Belleville destinée à appuyer axialement un plateau de pression sur un disque de friction pour le serrer sur un volant d'inertie solidaire en rotation d'un arbre moteur, et sa partie annulaire radialement interne comporte des fentes radiales 26 qui s'étendent jusqu'à un orifice central 28 et qui délimitent entre elles des doigts radiaux 30 dans les extrémités libres sont destinés à coopérer avec une butée de débrayage pour le déplacement du diaphragme 22, par basculement autour de ses appuis sur le couvercle du mécanisme d'embrayage, entre une position d'embrayage et une position de débrayage. Un diaphragme annulaire 22, tel que celui représenté schématiquement en figure 2, est également réalisable par un procédé selon l'invention, par découpe et mise en forme à froid d'une bande d'acier du type précité. Bien entendu, le procédé selon l'invention s'applique également à la fabrication d'autres pièces élastiquement déformables, telles que des rondelles Belleville, des rondelles élastiques utilisées pour le serrage des rondelles de friction dans des embrayages ou dans des doubles volants amortisseurs, des ressorts de compensation dans des actionneurs d'embrayage, des languettes de rappel élastique, individuelles ou intégrées dans des disques, par exemple pour des plateaux de pression ou des systèmes de rattrapage d'usure, etc. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une pièce métallique comprenant au moins une partie élastiquement déformable du type ressort et destinée à être fortement sollicitée en fatigue en utilisation normale, caractérisé en ce que ladite pièce (10, 22) est réalisée en un acier à faible teneur en carbone comprenant trois phases de ferrite, de bainite et de martensite respectivement et est mise en forme par un traitement mécanique à froid. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement mécanique comprend une découpe et une mise en forme. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la découpe et la mise en forme sont réalisées avec un même outil. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dégraissage après la découpe et la mise en forme. 5 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la découpe et la mise en forme sont réalisées avec des outils différents. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un dégraissage entre la découpe et la mise en forme. 7 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'acier contient moins de 0,2% de carbone. 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'acier comprend environ 0,12 à 0,18% de carbone. 9 - Pièce métallique obtenue par exécution du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que cette pièce est un organe de transmission d'un couple de rotation, en particulier pour véhicule automobile. 10 - Pièce selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau isotrope. 11 - Pièce selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une pale (16) de support de garniture de friction (18) pour un disque de friction d'embrayage. 12 - Pièce selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux pales (16) de support de garniture de friction. 13 - Pièce selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce qu'elle est assemblée à au moins une autre pièce (10) du même type pour former un disque de friction d'embrayage. 14 - Pièce selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce qu'elle forme un ressort annulaire tel qu'une rondelle Belleville par exemple, ou un diaphragme annulaire (22) d'embrayage, ou des languettes de rappel élastique, individuelles ou intégrées dans un disque, par exemple pour un plateau de pression ou pour un système de rattrapage automatique d'usure.