PROTEGEZ LA LONGEVITE DE VOTRE MACHINE AVEC DES RESSORTS INDUSTRIELS

Les dimensions, l'application et le matériau sont cruciaux pour les ressorts sur mesure

Un ressort est plus qu'un simple fil d'acier enroulé autour d'un axe. Il existe toutes sortes de ressorts et on en trouve un peu partout. Chaque ressort est unique et en fonction de l'application, le fabricant cherche toujours le modèle le plus approprié. Les ressorts industriels sur mesure sont donc cruciaux dans le secteur du métal. Ils ont toujours des paramètres et des dimensions différents, qui déterminent leur conception et leur longévité. La qualité des ressorts est garantie par plusieurs normes DIN et ISO.

LE RESSORT

D'après la définition traditionnelle, un ressort est une liaison élastique entre deux éléments dont l'énergie accumulée est restituée immédiatement ou à un moment donné. En d'autres termes, un ressort peut absorber, retenir et restituer l'énergie cinétique. Cependant, une partie de cette énergie est convertie en chaleur (et non restituée), ce qui est important pour le fabricant qui va calculer les dimensions du ressort. Compte tenu de cette définition, un ressort peut avoir l'une des quatre fonctions suivantes:

• Mesurer ou contrôler des forces et des couples;
• Compenser des chocs et des vibrations;
• Ramener des éléments mobiles vers leur position initiale;
• Exercer une force ou un couple constant.

Le bon ressort

Bien sûr, il existe de nombreux types de ressort et chacun a son propre fonctionnement et sa propre fonction, mais existe-t-il un bon ou un mauvais ressort? Un bon ressort peut être considéré comme un ressort qui a été conçu et testé spécifiquement pour une machine ou une application particulière et qui est donc utilisé correctement. Un mauvais ressort est un ressort qui, en termes de taille et de puissance, ne convient pas à la machine ou à l'application dans laquelle il est utilisé. Le ressort n'est donc pas nécessairement mauvais en soi, mais c'est son utilisation qui l'est. Il est donc crucial de savoir exactement quel ressort est nécessaire pour quelle machine ou application. Il est important d'utiliser le ressort adéquat, en particulier dans le secteur des métaux et dans d'autres secteurs industriels.

Standard vs industrie

Un ressort industriel peut donc être considéré comme un ressort fabriqué sur mesure pour une certaine machine ou application. Le fabricant calculera les dimensions exactes du ressort, déterminera la quantité et le type de force qui lui sera appliquée, le type de machine dont il s'agit et le type d'application du ressort. De cette façon, il est possible de décider quel type de ressort est nécessaire, quelle doit être sa résistance et quelles doivent être ses dimensions.

D'autre part, il y a le ressort standard. Un ressort qui n'est pas fait sur mesure, mais qui est produit pour un usage général. En soi, c'est une solution moins coûteuse, mais ce modèle peut vite s'écarter des dimensions et des forces requises. En principe, une machine peut continuer à fonctionner avec un ressort standard, mais s'il y a trop d'écart, le ressort et la machine s'useront généralement plus vite. Dans le secteur industriel, il est donc important d'utiliser un ressort industriel pour pro­téger la longévité du ressort et de la machine.

TYPES DE RESSORT

Comme on l'a dit, il existe de nombreux types de ressort. Trop pour en parler dans cet article. Par exemple, rien que dans le secteur du métal, on trouve des ressorts de compression, des ressorts de traction, des ressorts à fil, des ressorts en feuillard, des ressorts de moteur, des ressorts en rouleaux, des ressorts de torsion, des barres de torsion, des rondelles belleville et des ressorts de choc. Nous allons examiner plus en détail certains de ces modèles.

Ressorts de compression

Un ressort de compression est déplacé en ligne droite et résiste à la force de compression axiale. Il se présente généralement sous une forme cylindrique avec un diamètre fixe, mais il peut aussi être produit dans une forme conique ou biconique. Le fil est généralement de forme ronde, mais il existe aussi des sections carrées, rectangulaires, ovales ou trapézoïdales. Par exemple, le ressort d'outils est composé d'un fil rectangulaire aux chants arrondis. Cela lui confère une plus grande course. En combinaison avec de l'acier à ressort de haute qualité, ces ressorts d'outils peu­vent supporter des charges extrêmement élevées avec une cassure de fatigue limitée. En raison de la fonction de certains ressorts de compression, il est indispensable que la caractéristique s'écarte de la forme linéaire normale. En effet, certains ressorts doivent être plus rigides au fur et à mesure que le ressort est comprimé davantage. Pour ce faire, on développe des ressorts à pas variable (la distance, centre à centre, entre deux spires successives). Un ressort de compression chargé ne peut pas non plus fléchir latéralement. Ceci est combattu par une conception des ressorts de compression en vue de leur guidage dans une gaine ou autour d'un axe. Les extrémités des ressorts de compression peuvent être cisaillées, creusées, affûtées planes ou creusées et affûtées planes. Pour calculer un tel ressort, le fabricant doit connaître notamment la hauteur du ressort, le diamètre externe maximal du ressort et les forces à certaines hauteurs. Le diamètre de fil et le nombre de spires sont adaptés pour déterminer les forces nécessaires. Ces ressorts sont les plus utilisés dans les appli­cations pour lesquelles l'enfoncement doit être compensé par une certaine force (p.ex. amortisseurs, stylo à bille, …). 

Ressorts de traction

Les spires des ressorts de traction sont juxtaposées à l'état non chargé et la longueur du ressort augmentera lors de la traction. Le ressort voudra revenir à sa position de repos et donc se rétracter. Ces ressorts résistent à une force de traction externe au moyen de différentes sortes d’œillets ou de crochets (p.ex. des œillets dans le même plan avec des ouvertures du même côté, des œillets dans le même plan avec des ouvertures opposées, des œillets perpendiculaires l'un à l'autre, tournés à 90° et des œillets perpendiculaires l'un par rapport à l'autre, tournés à 270°). La forme des deux points finaux du ressort de traction doit être conçue très précisément en fonction de leur position relative dans la machine. Pour effectuer le calcul des ressorts de traction, il faut connaître la longueur au repos à l'état détendu, tout comme l'étirement maximal, les forces sur une certaine longueur et le type de crochet/œillet sur les extrémités que l'on veut utiliser. Le diamètre de fil et autres cotes sont déterminés lors du calcul. Quelques applications possibles sont p.ex. la compensation de la force d'une porte ouvrante ou une agrafeuse où le ressort tire les agrafes vers l'avant et ne se détend que lorsque toutes les agrafes sont utilisées.

Ressorts à fil

Les ressorts à fil peuvent avoir toutes les formes possibles. Ils sont principalement réalisés en fil à section ronde. Des crochets, des spires, des œillets et des bras peuvent être courbés sur toute la longueur. La caractéristique du ressort à fil dépend entièrement de la forme: clavette de sécurité, douilles de lampe, …

Ressorts en feuillard

Les ressorts en feuillard peuvent avoir différentes formes. Ils sont cisaillés, estampés ou découpés au laser. Ils peuvent être pressés dans une certaine forme et pourvus de trous et plis. Le ressort est courbé lors de la charge par une force. Chaque type de ressort en feuillard a sa propre caractéristique, qui peut être linéaire (comparable à un plongeoir) ou progressive (par exemple pour des ressorts en feuillard composés). Ces ressorts con­naissent un large champ d'application. Songez au système de ressort sur les spots encastrés dans le plafond, aux points de contact pour une pile, etc.

Ressorts en rouleaux

Par sa forme, le ressort en rouleaux a tendance à s'enrouler. Selon l'utilisation, on peut exercer une force ou un couple constant. La façon dont la bande courbée est étirée en une bande droite, déterminera l'application. A son tour, la bande droite peut être à nouveau enroulée, les deux parties enroulées ayant tendance à tendre la partie droite. Cette technique de ressort est souvent utilisée en laissant la partie droite fournir une force de serrage. Si l'on enroule la partie droite sur un tam­bour plus grand, le ressort voudra repren­dre son état initial après le bobinage sur le tambour plus petit. C'est le principe du moteur à ressort.

Ressorts de torsion

Ces ressorts sont les plus utilisés avec une force requise pour exécuter un couple. Ils ont un corps de ressort hélicoïdal avec ou sans intervalle entre les spires. La différence par rapport aux ressorts de compression ou de traction se situe dans les extrémités. Celles-ci peuvent être droites ou munies d’œillets. Le ressort de torsion est chargé en rotation, avec l'espace éventuel entre les spires qui se réduit, et l'angle entre les deux extrémités qui change. On peut le comparer au cisaillement d'une paire de ciseaux. Pour les ressorts de torsion, on ne parle plus de force ou de course de ressort, mais de couple et de distorsion angulaire. Pour le calcul, la distorsion et la force doivent être connues. Toutefois, les points de fixation peuvent aussi avoir une grande importance. Quelques exemples sont les portes de garage sectionnelles, la fermeture de boîte aux lettres, les pinces à linge, ...

PRODUCTION

Chaque entreprise a évidemment ses propres machines, traditions et habitudes en ce qui con­cerne la production de ressorts industriels. Cependant, on peut dire que les ressorts sont généralement enroulés à chaud ou à froid. Le bobinage à chaud présente l'avantage de pouvoir travailler avec des fils plus épais. En production à froid, l'épaisseur du fil est fixée à l'avance, car le fil est déroulé et découpé. Lors de la fabrication d'un ressort sur mesure, on tient compte des dimensions nécessaires, des conditions de travail (température, corrosion, etc.), de la fréquence d'utilisation, de la vitesse de la charge et de la durée de vie souhaitée du ressort et de la machine.

Matériau

Le choix du matériau est très important en fonction de la charge mécanique, des pro­priétés électriques et du domai­ne d'application d'un ressort.
Les ressorts sont généralement fabriqués en fil d'acier naturel durci, trempé à l'huile, laminé à chaud ou inoxydable, en bronze phosphoreux et en alliages spéciaux tels que l'Inconel, le bronze ou l'Hastelloy. Les ressorts en feuillard et les ressorts en rouleaux sont découpés dans de l'acier à ressorts, découpés à l'aide d'un rayon laser. De plus, un ressort peut être fabriqué dans un matériau galvanisé afin d'être inoxydable.

Carbone

Il est important d'examiner la teneur en carbone du matériau. Plus il y a de carbone, plus le ressort sera fort et puissant. Il y a donc quatre classes dans l'acier à ressorts: les classes SL (anciennement A), SM (anciennement B), SH (anciennement C) et DM (anciennement D). Les ressorts de la classe DM sont de la plus haute qualité et contiennent donc le plus de carbone. Les ressorts des classes SL et SM sont de qualité inférieure, car ils contiennent moins de carbone, ce qui les rend moins durs.

Post-traitement

Il existe de nombreux types de post-traitement pour un ressort. Par exemple, un ressort peut être poudré (dans presque toutes les couleurs), galvanisé (acier inoxydable), grenaillé (pour éliminer les fissures) ou tambouriné (ébavurage) et recevoir un traitement KTL (une version noire, plus mince et moins chère du poudrage).
Cependant, un post-traitement qui est extrêmement important et qui est généralement appliqué à tous les ressorts, est la décharge thermique du ressort. En stabilisant thermiquement les ressorts, la structure du ressort sera à nouveau correctement proportionnelle et le ressort sera donc plus résistant.

LA BIBLE DES RESSORTS

Afin de garantir la qualité des ressorts, il existe des normes DIN et ISO que les fabricants ont intérêt à respecter. Les normes ISO sont choisies par chaque fabricant, mais il y a aussi des entreprises qui ne veulent travailler avec un fabricant de ressorts que s'il possède les certificats ISO nécessaires. Ces normes ISO contiennent certaines instructions, conditions et règles qu'un fabricant doit respecter pendant la production, de l'administration à l'emballage. Un fabricant qui ap­pli­que ces normes ISO, est soumis à une inspection annuelle pour s'assurer du respect des normes et de la qualité de la production. L'Institut allemand de Normalisation (DIN) a publié un livre reprenant absolument tout ce qui concerne les ressorts. En fait, il s'agit d'une sorte de bible des ressorts. Ces normes DIN sont également importantes pour garantir la qualité des ressorts et sont étroitement contrôlées et suivies par les fabricants.