Étude comparative des caractéristiques mécaniques de boulons en acier 42CrMo4 de classe 8.8 selon le processus de fabrication

Comparative study of the mechanical characteristics of 42CrMo4 class 8.8 steel bolts depending on the manufacture process

Université de Toulouse, INSA, UPS, LGMT (Laboratoire de Génie Mécanique de Toulouse), 135 avenue de Rangueil, 31077 Toulouse, France

Auteur de correspondance : michel.chaussumier@insa-toulouse.fr

Reçu : 16 Janvier 2007
Accepté : 8 Avril 2008

Résumé

Dans cet article, nous allons présenter les résultats d'une étude comparative des caractéristiques mécaniques de boulons en acier 42CrMo4 de fabrication standard et spéciale. Cette étude porte principalement sur l'influence de la chronologie des phases de fabrication des vis sur les caractéristiques mécaniques statiques et en fatigue. Cette chronologie concerne le traitement thermique et le roulage à froid. Si aucune influence n'est visible sur la tenue statique des boulons, l'influence sur la tenue en fatigue est très importante. Par ailleurs, indépendamment du type de fabrication, nous avons remarqué que les zones de rupture sont différentes selon que l'on procède à un essai statique ou à un essai de fatigue. Dans le premier cas, la rupture a lieu dans la longueur filetée libre de prise avec l'écrou tandis qu'en fatigue, la rupture a lieu au niveau du premier filet en prise avec l'écrou. Ces différences de comportement observées expérimentalement sont corroborées par des simulations par la méthode des éléments-finis que nous avons mises en œuvre dans le cadre d'un travail sur la tenue en service des assemblages boulonnés.

Abstract

In this article, we will present the results of a comparative study of the mechanical characteristics of 42CrMo4 steel bolts manufactured in standard and special method. This study principally carries on the influence on the mechanical characteristics of the chronology of thermal treatment and cold rolling that interfere in the manufacture procedure of these screws. This chronology does not seem to have influence on the static behaviour of the bolts while the influence on fatigue performances is very important. Besides, independently of the manufacture type, we were able to notice that the zones of rupture are different between static and dynamic tests. In the first case, the rupture takes place in the free thread of the bolt while in dynamic case, the rupture occurs at the level of the first thread taken with the nut. These differences on behaviours observed experimentally corroborated with the finite element models that we implemented in the framework on the held in service of the bolted assemblies.