Fabrication de ressorts de compression

Ressorts hélicoïdaux

Les ressorts de compression sont enroulés à partir de fils ronds ou profilés afin d'accumuler, de stocker et de restituer une force dans le sens axial. Ils sont plus longs lorsqu'ils sont à leur longueur libre. Ils se présentent sous forme d'hélice ouverte, mais peuvent également avoir une section conique, elliptique, circulaire ou même rectangulaire. Les ressorts de compression sont le type de ressort à enroulement hélicoïdal le plus courant. On les trouve partout où il faut absorber ou emmagasiner de l’énergie.

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Ressorts coniques, concaves et convexes

Variantes de ressorts de compression

Les ressorts de compression peuvent être de forme cylindrique, conique, convexe ou concave. Les ressorts coniques sont utilisés dans des applications où la hauteur du ressort entièrement comprimé doit être minimisée, comme dans les boutons et les contacts électriques. Les ressorts convexes (tonneau) ou concaves (sablier), plus rares, offrent une stabilité supplémentaire aux ressorts de plus grande longueur.
CGR s’appuie sur son laboratoire de recherche avancée STRAIN pour développer des solutions techniques spécifiques permettant de répondre à des problèmes complexes de dimensionnement et de fabrication de ressorts de compression.

Matériaux des ressorts à compression

Traitements et finitions

Nous fabriquons des ressorts de compression à partir de tous les matériaux habituels, comme l'acier, l’acier inoxydable, les aciers alliés, ou d’autres matériaux plus techniques. Après l'enroulement, les ressorts de compression peuvent subir différents traitements secondaires :

Traitements thermiques pour améliorer la durabilité et la performance des ressorts, blocage à chaud et à froid
Traitements de surface pour augmenter la résistance à la corrosion et la tenue en fatigue
Traitement mécanique par meulage, grenaillage et ébavurage, nettoyage afin d’assurer une parfaite intégration du ressort dans son mécanisme ou sous ensemble.

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FAQ

1Comment calcule-t-on la résistance à la fatigue d'un ressort de compression ?

Pour prédire la durée de vie en fatigue d'un ressort, on utilise l'équation de Goodman. On prend la contrainte fluctuante et on la compare à la limite de fatigue du matériau. On peut ensuite représenter cela graphiquement ici.

2Quelles sont les causes de la défaillance d'un ressort de compression ?

Nous rencontrons sept causes de défaillance des ressorts : la fatigue, la relaxation, la corrosion, la fissuration, la fragilisation par l'hydrogène (liée à un traitement de surface chimique), l'usure et la surcharge. La probabilité approximative de chacune d'entre elles est la suivante :

Fatigue50%

Relaxation20%

Corrosion20%

Fissuration2%

Fragilisation par l'hydrogène5%

Usure2%

Surcharge1%

3Quel est le meilleur matériau pour fabriquer des ressorts de compression résistants à la corrosion ?

Le choix du matériau utilisé pour fabriquer le ressort dépend de l'environnement dans lequel celui-ci est appelé à fonctionner. Nous proposons des matériaux utilisés sur les navires en mer, dans les installations chimiques, les centrales nucléaires, les installations exploitant du gaz acide, les moteurs, voire à l'intérieur du corps humain ; la liste est aussi variée que le monde et l'espace sont diversifiés. Chaque environnement présente ses propres défis, auxquels le fabricant de ressorts doit répondre en choisissant une solution technique adaptée.

4Les ressorts de compression peuvent-ils être adaptés à des environnements à haute température ?

Oui, nous pouvons personnaliser les ressorts et les matériaux afin qu'ils résistent à des températures allant jusqu'à 1 100 °C pour les applications statiques et jusqu'à environ 550 °C pour les applications dynamiques. De nouveaux matériaux apparaissent chaque année et les ressorts peuvent être fabriqués à partir de matériaux composites afin d'obtenir les résultats souhaités.

5Comment réduire le bruit et les vibrations des ressorts de compression ?

Nous pouvons réduire le bruit en utilisant divers revêtements ou grâce à une conception faisant appel à des matériaux conventionnels, ou encore en fabriquant des pièces à partir de matériaux composites. Les vibrations provoquées par les ressorts constituent un problème courant auquel nous sommes confrontés. Toute force appliquée ou toute sollicitation dynamique peut générer des vibrations. On parle généralement de « fréquence » et de « fréquence propre » ; dans les deux cas, nous pouvons recourir à de bonnes pratiques de conception pour atténuer ou résoudre ces problèmes.