Les Ressorts


 Définitions et Fabrication

Un ressort est un organe ou pièce mécanique qui utilise les propriétés élastiques de certains matériaux pour absorber de l'énergie mécanique, produire un mouvement, ou exercer un effort ou un couple. Un ressort idéal est parfaitement élastique et reprend sa forme de repos, ou l'une de ses formes de repos s'il en a plusieurs, après avoir subi une déformation. On peut distinguer plusieurs grandes catégories de ressorts en fonction des matériaux utilisés, qui peuvent être des métaux, des élastomères, des matériaux composites ou encore des gaz.

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 Le ressort de compression :

C’est un ressort qui est comprimé sous une charge fixe ou variable, il retrouve sa position initiale et ses dimensions après suppression de l’action. Sa compression est destinée à modifier la position de l’élément sur lequel il agit. La charge est linéaire.(prendre l’exemple d’un stylo bille rétractable et démontable)

 

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Le fil métallique utilisé est de haute résistance mécanique ; il peut notamment s’agir d’acier au carbone, inoxydable ou de bronze béryllium. On utilise également la fibre carbone pour fabriquer des ressorts.


 

(Machine WAFIOS)

Machine utilisée pour la fabrication de ressorts de compression :

On utilise une machine à commande numérique (CNC) à enrouler les ressorts de compression.
Les mouvements des axes sont pilotés par la C.N. selon le programme établi par la machine, suite à la saisie de la géométrie du ressort.

Processus de fabrication

On pose tout d’abord la couronne du fil pour ressort sur un dévidoir
(Ø et matière en fonction du ressort à réaliser)


Ensuite la machine tire le fil, par l’intermédiaire des galets d’amenage, à travers un redresseur de fil.


   

Source : WAFIOS

Pourquoi redresse t-on un fil ?



Le fil livré par le tréfileur a une courbe naturelle liée à sa forme née d’un enroulement en bobine (voir illustration sur le dévidoir).
Il est en effet indispensable d’utiliser un fil droit pour fabriquer des ressorts, afin d’obtenir une géométrie stable

-        Une fois le fil en position entre le train de galets d’entraînement, il est poussé entre les deux doigts d’enroulement, ce qui lui donne une forme circulaire (spire).  Le coin séparateur écarte les spires pour donner le pas (c'est-à-dire la distance existant entre un point identique sur deux spires consécutives). Une spire = un tour.

-        Le couteau au dessus va couper le fil

 Source : WAFIOS

En fonction du diamètre de fil utilisé, on va :

- placer la bobine de fil adéquate sur le dévidoir
- monter les galets adaptés au diamètre du fil
- positionner les doigts d’enroulement
- régler le redresseur

A côté de la machine, est fixé le pupitre de commande permettant de programmer les caractéristiques du ressort à obtenir. Celui-ci sert donc à programmer et communiquer avec la machine.

       Visualisation de l’écran de programmation


Source : WAFIOS

On choisit la gamme de ressorts :


-        A spires jointives (qui sont au contact) pour un corps de ressort de traction
-        De compression cylindrique classique
-        De  types coniques
-        A double cône.

L’écran de la machine (du pupitre de commande) affiche alors le tableau de commande simplifié qui sert à corriger le ressort programmé.

On donne les valeurs caractéristiques du ressort à fabriquer:

-        On précise :
o   son diamètre de fil (d)
o   sa longueur (LO)
o   le diamètre extérieur du ressort (D)
o   son nombre de spires (nt)

Sur la base de ces données, la machine établit le programme de fabrication.
Une fois le ressort programmé en fonction des paramètres entrés, la machine établit un tableau et un programme CN.
La machine réalise le premier ressort et l’opérateur peut, si nécessaire, corriger les valeurs du programme pour obtenir la géométrie souhaitée.
Le fil n’est pas un élément stabilisé, il vit… On n’obtient pas nécessairement la géométrie donnée (voulue), la fabrication du ressort nécessite donc d’être corrigée avant le lancement en production, pour cela on utilise les valeurs, de correction de données, du programmateur.
Il est primordial de contrôler systématiquement la longueur du ressort fabriqué, par caméra ou par palpeur.

La caméra photographiée ci-dessous sert à contrôler la longueur du ressort fabriqué (LO)

                         Source : WAFIOS

-        En sortie de machine après contrôle en continu par la caméra, les ressorts sont évalués, leurs valeurs dimensionnelles sont transmises vers la commande numérique de la machine. Celle-ci corrige les valeurs si nécessaire.(et les repositionne si leurs valeurs restent dans la tolérance).
  
                        Exemple :

Lo nominale = 0 ±.40 è la commande n’intervient pas
inférieure aux limites mais supérieure à ±0.4 è la CN corrige pendant la production
dépassement ligne rouge è le ressort mauvais est éliminé par la goulotte de tri

                       

Source : WAFIOS

 Le ressort de torsion :
À part la forme spécifique de ses extrémités, le corps du ressort est identique à un ressort hélicoïdal de traction-compression à très faible angle d'hélice, ou même à un ressort de traction à spires jointives dans le cas où l'on recherche un certain frottement interne, par exemple pour favoriser l'amortissement de vibrations. Leur rôle est de s’opposer à un couple, (« effort tournant »), c'est le cas par exemple du ressort de la pince à linge. Le fil de ce ressort se déforme en flexion ; Le mouvement est donc transmis dans un mouvement rotatif et le ressort revient au repos. Dans son mode de déplacement, au lieu d’un mouvement linéaire de compression ou de traction (comme pour le ressort de compression ou de traction), ce type de ressort agit suivant un mouvement de rotation.
         
 
Machine utilisée pour la fabrication de ressorts de torsion :


Source : WAFIOS

Opérations à effectuer identiques à celles de la machine pour fabriquer les ressorts de compression, soit :
-        mise en place du rouleau de fil sur le dévidoir
-        introduction du fil dans l’amenage
-        redressage du fil

Au lieu de donner au fil une forme cylindrique avec deux doigts, on utilise un outillage qui est un doigt d’enroulement.
Le doigt d’enroulement fabrique les spires du corps du ressort (les ressorts à double torsion ayant un double corps).
La « tournette » fait le cambrage pour obtenir les formes des branches.
Le coulisseau situé en partie supérieure de la machine vient couper le fil du ressort fabriqué.
Ces machines sont plus complexes que les précédentes, car la réalisation des corps de ressorts, mais également des branches, nécessitent des équipements supplémentaires.
    
 

Source : WAFIOS

 
 Le ressort de traction :
Il existe trois manières pour fabriquer un ressort de traction : - fabriquer le corps du ressort sur une machine de compression et finaliser manuellement les boucles (petites séries) - fabriquer ces ressorts sur une machine de torsion (moyennes séries) - fabriquer ces ressorts sur une machine spécifique ressorts de traction (grandes séries)

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