LE CONCEPT CONTRE L’USURE DILLIDUR

DILLIDURINFORMATION TECHNIQUE N° III /2007

LE CONCEPT CONTRE L’USURE

DILLINGER HÜTTE GTS

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Juin 2007


5Protégez vos équipements de l’usure

12La fabrication de DILLIDUR

Elaboration de l’acierLaminage des tôles

Trempe

17Propriétés de matériau de DILLIDUR

Dureté et résistanceTénacité

Trempe à cœurRésistance mécanique aux

températures élevées

20Mise en œuvre de DILLIDUR

Formage à froidFormage à chaud

Découpage thermiqueSoudageUsinage

Nitruration

49Bibliographie

50Glossaire

SOMMAIRE


4

Figure 1 : Pelle mécanique en acier DILLIDUR V opérant dans les conditions difficiles d’une exploitation à ciel ouvert (photo publiée avec l’aimable autorisation de Schlüter Baumaschinen, Erwitten, Allemagne)


L’environnement sévère des car-rières, des mines, des gravières,ou de l’industrie du bâtiment et des travaux publics conduit à une « usure » très importantedes outils et des machines.

Les pièces devant opérer dansde telles conditions (glissières,goulottes, silos, lames, bennes,godets, plaques déflectrices,cribles etc.) doivent se montrerparticulièrement résistantes àl’usure. La qualité et la durée de vie des machines dépendentpar conséquent en grande partie des matériaux qui lescomposent.

La gamme d’aciers DILLIDURde DILLINGER HÜTTE GTS

répond à cette exigence encombinant des caractéristiquesdifficilement conciliables : unerésistance à l’usure très élevéeréduisant la consommation enmatériau et une excellente apti-tude au façonnage.

Des fabricants renommés d’en-gins de BTP, d’installations detransport et de traitement desmatériaux utilisent les aciersDILLIDUR et font confiance à la longue expérience deDILLINGER HÜTTE GTSdans la production d’aciersrésistants à l’usure.

Les aciers DILLIDUR ont étémis au point pour répondre auxbesoins les plus divers. Ils sont

disponibles en différentes classesde dureté afin de répondre àtous les types d’applications :DILLIDUR 275 C, 325 L,400 V, 450 V et 500 V.

Pour obtenir des informationsconcernant la variante DILLI-DUR développée spécialementpour la construction de moules,veuillez consulter la fiche technique correspondante.

Notre programme de fabricationdonne les dimensions auxquel-les les aciers DILLIDUR sontdisponibles de façon standard.En outre, des dimensions spé-ciales peuvent éventuellementêtre réalisées après consultation.

PROTEGEZ VOS EQUIPEMENTS DE L’USURE

5


Le choix de la nuance optimalepour une application donnéerepose sur la connaissance pré-cise des conditions d’utilisationet des possibilités de façonnage.

Votre analyse des phénomènesd’usure doit tenir compte de ladiversité des processus tribolo-giques, et examiner en détail lacontribution de toutes les com-

posantes impliquées. Vouspourrez recourir à cet effet àl’ancienne norme DIN 50320 « Usure ». La figure 2 schéma-tise un tel « système tribolo-gique ».

Contrairement aux propriétéstelles que la dureté, la résis-tance, etc., considérées commecaractéristiques du matériau,

le taux d’usure d’une machinerésulte de l’interaction entretoutes les composantes impli-quées dans le processus d’usure.L’usure ne peut donc êtredécrite qu’à l’aide de para-mètres spécifiques au système.En bref : « l’usure n’est pas unecaractéristique du matériau,mais toujours une caractéris-tique du système ! »

6

Figure 2 : Structure d’un système tribologique 1)

▼

matériausollicitant

matièresintermédiaires

matériaude base

milieu ambiant

1) Reproduit avec l’autorisation de DIN Deutsches Institut für Normung e.V.La version de la norme DIN la plus récente est celle qui fait foi pour son application. Elle peut être obtenue chez Beuth Verlag GmbH,Burggrafenstraße 6, 10787 Berlin, Allemagne. Traduit par DILLINGER HÜTTE GTS. Cette traduction n’a pas été vérifiée par DIN DeutschesInstitut für Normung e.V.


Les éléments intervenant dans le processus d’usure sont généra-lement au nombre de quatre :matériau de base, matériau solli-citant, matières intermédiaires et milieu ambiant (voir figure 2).Ces éléments constituent lastructure proprement dite dusystème tribologique, et doiventêtre pris en compte lors du choixd’un acier anti-usure approprié(matériau de base).

Les questions et explicationssuivantes ont pour but de vousaider à analyser cette structureet, par conséquent, à choisir unmatériau adapté aux sollicita-tions appliquées.

■ Quelles sont la nature et/oula dureté du matériau sollici-tant (pierres, sable siliceux,gravier, charbon, boue,farine, sucre, etc.) ?

■ De quel type de sollicitations’agit-il (glissement, roule-ment, chocs, ruissellement) et quelle est l’intensité desforces intervenantes (vitesse,pression, température, duréede la sollicitation, etc.) ?

■ Quelles sont les matières inter-médiaires impliquées dans leprocessus (eau, huile, acide,air, produits d’usure, etc.) ?

■ Dans quel milieu se déroulele processus d’usure (airhumide, salin, sec, tempéra-ture ambiante, etc.) ?

Les phénomènes d’usure peu-vent être classés en typesd’usure et mécanismes d’usuresuivant le type de sollicitation.

Le tableau 1 décrit les princi-paux types d’usure que peuvententraîner les différentes solli-citations tribologiques en s’inspirant de l’ancienne normeDIN 50320 (utilisée ici à titreinformatif), et détaille les méca-nismes d’usure correspondants.

7


8

Tableau 1 : Classification des phénomènes d’usure, inspirée de l’ancienne norme DIN 50320 1)

Structure du système Sollicitation tribologique(symboles)

Type d’usure Mécanismes actifs(isolés ou combinés)

adhésion abrasion fissurationde surface

réaction tri-bochimique

– solide– mat. intermédiaire (séparation)– solide

glissementroulementchocs

glissement usure par glissement

roulementusure dueau roulement

oscillation usure dueaux oscillations

chocsabrasion parchocs

abrasion parglissement

usure par chocs

glissement

glissement

roulement

chocs

abrasion àtrois corps

ruissellement hydro-abrasion(lessivage)

ruissellement érosion

ruissellementchocs

usure parjet oblique

ruissellementvibrations

érosion parcavitation

impacts érosion parimpact de gouttes

ruissellement érosion parliquide

ruissellement érosion par gaz

– solide– solide

(frottement solide ou mixte)

– solide– particules

– solide– solide /particules

– solide– particules– liquide

– solide– particules (gaz)

– solide– liquide

– solide– gaz

principal

secondaire

–

– –

–

– –

– –

– –

– – –

– – –



Les types d’usure décriventprincipalement la cinétique et la structure des systèmes tribo-logiques. Les micromécanismesd’usure correspondent à l’inter-action des matériaux et àl’échange d’énergie entre lematériau de base et le matériausollicitant. On distingue 1) :

■ l’adhésion : adhérenceponctuelle des surfaces encontact ;

■ l’abrasion : enlèvement dematière consécutif à desrayures ;

■ la fissuration de surface :fatigue et fissuration dues àdes sollicitations mécaniquesalternées (pitting) ;

■ la réaction tribochimique :formation de produits secon-daires lors de la sollicitationtribologique suite à une réac-tion chimique avec le milieuambiant, telle l’oxydation.

Chacun de ces mécanismes solli-cite le matériau d’une manièredifférente ; il est donc nécessaired’optimiser certaines caractéris-tiques du matériau, par exemplela dureté en cas d’abrasion pré-pondérante, ou la ténacité s’ils’agit de fissuration de surface.

Connaître la structure d’unsystème tribologique permet debien analyser les phénomènesd’usure et de les limiter en pre-nant les mesures qui s’imposent,si possible dès la phase deconception d’une machine.

Il est en général très difficile deprévoir avec précision les phé-nomènes et les taux d’usure,étant donné leur grande diver-sité. Malgré l’expérience acquise,seul l’essai en conditions réellespeut fournir des paramètresd’usure fiables.

Le choix de matériaux appro-priés n’est pas le seul moyen deréduire sensiblement l’usure : la

conception ainsi que l’optimisa-tion des conditions de servicepeuvent également y contribuer.

Par exemple, dans le cas d’unentonnoir de chargement, unevariation de vitesse de transportdes matériaux peut modifier ledéversement et l’angle d’impact.Les parts respectives de l’usurepar chocs et de l’abrasionvarient, ce qui influence le tauxd’usure (optimisation desconditions de service). L’angled’inclinaison de la paroi del’entonnoir peut également êtremodifié (optimisation de laconception).

Une protection passive contrel’usure, conduisant à une auto-protection du matériau d’usure,comme par exemple la pose debaguettes sur la paroi del’entonnoir, peut égalementcontribuer à réduire l’usure descomposants.

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Outre les caractéristiques intrin-sèques d’un acier qui améliorentsa résistance à l’usure telles quela dureté, la déformabilité, ou la résistance à l’initiation et à la propagation des fissures, lescritères principaux de choix du matériau sont :

■ la soudabilité■ l’aptitude au formage à froid■ l’aptitude au formage à chaud■ l’usinabilité■ la ténacité■ la rentabilité

Les aciers DILLIDUR consti-tuent un compromis optimalentre une haute résistance àl’usure et une excellente aptitudeau façonnage. Ceci permet deréduire les coûts de matériau etde mise en œuvre.

Pour vous faciliter le choix de la nuance d’acier DILLIDURappropriée, nous avons rassem-blé dans le tableau 2 les caracté-ristiques des différentes nuancesDILLIDUR. Ces valeurs s’ap-pliquent à des tôles d’épaisseur

< 25 mm et sont données à titreindicatif. Toutefois, les écartsrelatifs entre les différentesnuances d’acier varient peu enfonction de l’épaisseur.

Vous trouverez des informationsdétaillées sur les différentescaractéristiques de DILLIDURdans les chapitres correspon-dants de cette brochure.

10

Tableau 2 : Critères de choix de la nuance DILLIDUR adaptée aux sollicitations

DILLIDUR 275 C 325 L 400 V 450 V 500 V

résistance à l’usure 1) +++ + ++ ++(+) +++

soudabilité 0 + +++ ++ +

aptitude au formage à froid + ++ ++ ++ +

aptitude au formage à chaud ++ ++ 0 0 0

usinabilité ++ ++ ++ + 0

ténacité 0 + ++ +(+) +

(+++ = très bonne, ++ = bonne, + = satisfaisante, 0 = cette nuance n’est pas recommandée lorsque cette caractéristique estparticulièrement importante)

1) s’applique principalement à l’abrasion (résistance à l’usure mesurée en laboratoire)


Grâce à leur dureté et leurmicrostructure particulières,les aciers DILLIDUR présen-tent une résistance à l’usurejusqu’à 5 fois supérieure à celledes aciers conventionnels (cf. figure 3). Ainsi, les aciersmodernes tels DILLIDURpermettent aujourd’hui auxconstructeurs d’alléger leursconstructions et d’améliorer larésistance à l’usure partout oùcela est nécessaire.

Il ressort également de la figure 3que l’affirmation : « plus unacier est dur, plus sa résistance à l’abrasion est élevée » n’estvalable qu’avec certaines restrictions. Ceci est dû auxdifférences de microstructuremétallurgique et s’applique àl’ensemble des aciers résistantsà l’usure.

Lors d’essais réalisés en labora-toire à l’aide d’un abrasimètre à gravier sec, la résistance àl’usure de chaque nuance par

rapport à l’acier de construc-tion S355J2+N et leur duretémoyenne ont été comparées.Il en ressort que le lien entreaugmentation de la dureté etamélioration de la résistance à l’abrasion dépend du typed’acier (C, L ou V).

En effet, la dureté d’un acierpeut être obtenue par différentsprocédés (cf. chapitre « Lafabrication de DILLIDUR »,p. 12).

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Figure 3 : Durée de vie relative des aciers DILLIDUR comparés àla nuance S355J2+N

600

500

400

300

200

100

0 100 200 300 400 500 600

dureté moyenne [HB]

duré

e de

vie

rel

ativ

e pa

r ra

ppor

t à

la n

uanc

e S3

55J2

+N

[%]

S355J2+N

275 C

400 V

500 V

325 L

450V


La dureté élevée des aciersDILLIDUR n’est pas seule-ment due à une teneur appro-priée en éléments d’alliage, maiségalement à une méthode defabrication particulière : les tôlessubissent après laminage un trai-tement thermique de trempe.Les différentes étapes de fabrica-tion – élaboration de l’acier, lami-nage des tôles fortes et trempe àl’eau – sont coordonnées avec pré-cision pour chaque coulée d’acier,conférant au matériau une micro-structure optimale et par là mêmed’excellentes propriétés.

Elaboration de l’acier

Après une désulfuration soigneuse,les aciers DILLIMAX sont affi-

nés par insufflation d’oxygène,puis traités en poche pour obtenirl’analyse souhaitée. La solidifica-tion s’effectue par coulée continuepour les formats usuels de tôles.Dans le cas de tôles de forteépaisseur ou de poids unitaireélevé, on a recours au procédé decoulée en lingots.

Une faible teneur en phosphore et en soufre est l’une des condi-tions pour obtenir une bonneténacité. En règle générale, lateneur en phosphore ne dépassepas 0,020 % et la teneur en soufre0,005 %. La teneur en élémentsd’alliage est également fixée avecprécision au niveau de la pochede coulée, réalisant ainsi un com-promis optimal entre des proprié-

tés mécaniques très élevées et unemise en œuvre aisée.

Le carbone équivalent (CEV,PCM et/ou CET), qui augmenteparallèlement à la teneur en élé-ments d’alliage, fait l’objet d’uneattention particulière. En effet,une faible valeur de carbone équi-valent est un indice de bonnesoudabilité. Cependant, un mini-mum d’éléments d’alliage estnécessaire pour obtenir une pro-fondeur de trempe suffisante.Ce minimum augmente avecl’épaisseur de la tôle.

Le tableau 3 donne des valeursindicatives du carbone équivalentde DILLIDUR 275 C, 325 L,400 V, 450 V et 500 V.

LA FABRICATION DE DILLIDUR

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Tableau 3 : Carbone équivalent de Dillidur 275 C, 325 L, 400 V, 450 V et 500 V (valeurs données à titre indicatif)

DILLIDUR 275 C 325 L 400 V 450 V 500 V

Epaisseur [mm] 40 40 10 25 40 80 120 10 40 80 10 40 80

CEV 0,80 0,78 0,37 0,46 0,51 0,61 0,64 0,46 0,53 0,65 0,47 0,52 0,67

CET 0,66 0,44 0,28 0,31 0,33 0,35 0,36 0,33 0,36 0,39 0,36 0,37 0,42

PCM 0,62 0,37 0,23 0,25 0,27 0,30 0,31 0,29 0,32 0,35 0,34 0,35 0,39

Carbone équivalent :

CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15

CET = C+(Mn+Mo)/10+(Cr+Cu)/20+Ni/40

PCM = C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5•B


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Laminage des tôles

DILLINGER HÜTTE GTSdispose de deux des cages delaminage les plus performantesau monde. Les brames produitesà l’aciérie y sont laminéesconformément à un schéma delaminage précis et adapté àl’analyse de la coulée. Les forces

de laminage très élevées (jusqu’à108 000 kN / 11 000 t) permet-tent de déformer la tôle à cœur,même pour les fortes épaisseurs.La microstructure ainsi obtenuese prête particulièrement bien autraitement de trempe, contribuantà conférer aux aciers DILLIDURdes propriétés mécaniquesélevées et homogènes.

La reproductibilité du processusde laminage en termes de tem-pérature, de force de laminage,et de réduction d’épaisseur àchaque passe est assurée par une mesure exacte et une régu-lation rapide des paramètres delaminage.

Figure 4 : La microstructure de trempe typique des aciers DILLIDUR V – grossissement 500 x


14

Figure 5 : Une tôle austénisée en DILLIDUR V entre dans l’installation de trempe


15

Trempe

DILLIDUR 275 C est norma-lisé ; sa dureté provient essen-tiellement de sa teneur en car-bone. La microstructure de cette nuance est principalementferrito-perlitique.

DILLIDUR 325 L est égale-ment normalisé. La dureté decette nuance provient de l’ajoutd’éléments d’alliage supplé-mentaires associés à une faibleteneur en carbone pour amélio-rer la soudabilité. La structurede cet acier normalisé est prin-cipalement bainitique.

La dureté élevée des aciersDILLIDUR V n’est pas seule-ment due à l’ajout ciblé d’élé-ments d’alliage, mais égalementà un procédé de fabricationspécifique. Après laminage, lestôles sont portées à la tempéra-ture d’austénisation et refroidiesà l’eau dans une installation detrempe spécialement conçue àcet effet. Le film d’eau qui coule sur les faces supérieure et inférieure de la tôle permetd’atteindre des vitesses derefroidissement exceptionnelles,conférant ainsi à l’acier unemicrostructure à grain fin etdureté élevée. Le refroidissement

est continu et régulier, assurantainsi une trempe homogène.Ceci constitue la base d’unerésistance à l’usure élevée.

La figure 4, page 13 présente la microstructure typique d’unacier DILLIDUR V aprèstrempe.

La figure 5 permet de jeter un « coup d’œil » dans l’installa-tion de trempe.


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Figure 6 : Trémie d’alimentation d’une installation de broyage, parois en DILLIDUR 400 V


Dureté et résistance

Les aciers DILLIDUR présen-tent des duretés qui dépassent de loin celles des aciers conven-tionnels.

Le tableau 4 donne à titre indi-catif des valeurs de la dureté,de la limite d’élasticité, de larésistance à la traction, de l’al-longement minimal à la ruptureainsi que de la ténacité deDILLIDUR.

Bien qu’ayant des propriétés de résistance élevées, les aciersDILLIDUR ne sont pas conçuspour être utilisés dans les élé-

ments de construction qui jouentun rôle significatif dans la sécurité de la construction. Lesaciers HLE trempés et revenusDILLIMAX sont disponiblespour ce genre d’application.

Ténacité

Bien qu’ayant une dureté élevée,les aciers DILLIDUR possèdentdes propriétés de ténacité suffi-santes pour leur domaine d’uti-lisation usuel. La résilience laplus élevée caractérise les aciersDILLIDUR V, à faible teneuren carbone et à microstructuremartensitique. Toutefois, ledegré de ténacité diminue lente-

ment au fur et à mesure que la teneur en carbone augmente.C’est pourquoi les valeurs derésilience de DILLIDUR 325 Lsont plus basses (structure baini-tique), et celles de DILLIDUR275 C faibles en raison de laforte teneur en carbone.

La ténacité peut être détermi-nante même pour les aciersrésistants à l’usure, en cas desollicitation brusque ou d’uneusure par chocs entraînant unefissuration de la surface, parexemple pour les bennes bascu-lantes de camions (cf. figure 21,p. 38).

PROPRIETES DE MATERIAU DE DILLIDUR

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Tableau 4 : Valeurs indicatives de dureté, de limite d’élasticité, de résistance à la traction,d’allongement à la rupture et de ténacité pour une épaisseur de tôle < 25 mm

DILLIDUR 275 C 325 L 400 V 450 V 500 V

dureté [HB] 1) 275 320 400 450 500

limite d’élasticité ReH [MPa] 650 650 800 950 1100

résistance à la traction Rm [MPa] 950 1000 1200 1400 1600

allongement à la rupture A [%] 2) 9 15 12 11 9

résilience [J] 3) 10 20 45 35 25

1) dureté moyenne en surface2) éprouvette de traction circulaire, sens travers3) éprouvettes Charpy V sens long, testées à -20 °C


Trempe à cœur

Pour conférer à l’acier d’excel-lentes propriétés mécaniques,c’est-à-dire obtenir une duretéélevée au cœur de la tôle, ainsiqu’une microstructure homo-gène, il faut veiller à maintenirune vitesse de refroidissementtrès élevée, ainsi que de faiblesteneurs en inclusions non métal-liques et en hydrogène, et ajouterdes éléments d’alliage de manièreprécise et adaptée à la nuance.

Les éléments tels que le chrome,le molybdène, le manganèse, levanadium et le bore favorisent latrempe à cœur. La compositionchimique des aciers DILLIDURest ajustée de manière à minimi-ser la baisse de dureté au cœurde la tôle, en tenant compte dela limitation du carbone équiva-lent indispensable pour assurerune bonne soudabilité. Latrempe à cœur permet d’éviterune usure trop rapide de la tôledans l’épaisseur.

Résistance mécanique auxtempératures élevées

Les processus d’usure se dérou-lant à des températures élevéesexigent des matériaux utilisés debonnes caractéristiques de résis-tance mécanique à ces tempéra-tures. En effet, la protectioncontre l’usure doit être aussibonne que possible, même pourdes températures de service éle-

vées, afin d’augmenter la duréede vie des pièces.

DILLIDUR 275 C et 325 L peuvent être utilisés en servicecontinu jusqu’à 400 °C.

La figure 7 montre que l’acierDILLIDUR 325 L possèdeencore à cette température unerésistance mécanique allant jusqu’à 630 MPa.

18

Figure 7 : Influence de la température sur la limite d’élasticité et la résistance à la traction de DILLIDUR 325 L (valeur données à titre indicatif, épaisseur de tôle = 20 mm)

1200

0 100

température de l’essai de traction [°C]

500400200 300

Rp0

,2 e

t Rm

[MP

a]

600

1100

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

Rp0,2

Rm


En raison de leur traitementthermique particulier, les aciersDILLIDUR V ne peuvent pasêtre utilisés de manière continueà des températures supérieures à 200 °C - 250 °C sans perdreleur dureté et leur résistance.

Les figures 8 et 9 montrent l’influence typique de la tempé-rature sur les propriétés méca-niques des aciers DILLIDUR400 V et DILLIDUR 500 V.

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Figure 8 : Influence de la température sur la limite d’élasticité et la résistance à la traction de DILLIDUR 400 V (valeur données à titre indicatif, épaisseur de tôle = 20 mm)

Figure 8 : Influence de la température sur la limite d’élasticité et la résistance à la traction de DILLIDUR 500 V (valeur données à titre indicatif, épaisseur de tôle = 20 mm)

1200

0 100


500400200 300

Rp0

,2 e

t Rm

[MP

a]

600

1100

1000

900

800

700

600

500

400

1300

Rp0,2

Rm

200

300

0 100


500400200 300

Rp0

,2 e

t Rm

[MP

a]

600200

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Rp0,2

Rm

400


Les aciers DILLIDUR sontfaciles à façonner malgré leurdureté élevée. Il convient néan-moins de respecter certainesrègles. L’utilisateur doit s’assu-rer que ses procédés de calcul,de construction et de fabricationsont adaptés à l’acier, qu’ils correspondent aux règles de l’artque le fabricant doit respecter et qu’ils conviennent pour l’utili-sation envisagée.

Les chapitres ci-après détaillentquelques principes fondamen-taux et donnent des indicationspratiques pour la mise en œuvredes aciers DILLIDUR.

Formage à froid

Les aciers DILLIDUR sontfaciles à mettre en forme à froidpar cintrage ou par pliage mal-gré leur dureté et leur résistanceélevées. Il faut cependant tenircompte de l’augmentation desforces nécessaires au formaged’une épaisseur de tôle donnéelorsque la limite d’élasticité de l’acier augmente. Le retourélastique augmente également.

Pour éviter le risque de fissura-tion partant des bords, ilconvient de meuler les rivescisaillées ou oxycoupées dans lazone de formage à froid. Il estégalement conseillé de chanfrei-ner légèrement la rive située sur la partie extérieure de la tôle lors du pliage.

La rive oxycoupée de DILLIDUR 275 C est très dure (environ 600 HB) et fragile,

cela étant dû à sa teneur élevéeen carbone. C’est pourquoi ilconvient d’éliminer environ3 mm de rive oxycoupée avant le formage à froid.

Le rayon de cintrage minimumpour les aciers DILLIDUR (cf. tableau 5) varie suivant lanuance, par suite des traitementsthermiques différents. En raisondu processus de déformationlors du laminage, le rayon decintrage et l’ouverture dematrice minimum nécessairessont plus faibles en sens travers(par rapport au sens de lami-nage) qu’en sens long.

Les valeurs indicatives donnéesci-contre pour le rayon de pliageminimum s’appliquent auxaciers DILLIDUR lorsque lavitesse de déformation est infé-rieure à 10 % d’allongement dela fibre extérieure par seconde.

MISE EN ŒUVRE DE DILLIDUR

20


21

Tableau 5 : Rayon de pliage et ouverture de matrice minimum pour le formage à froid de DILLIDUR

DILLIDUR 275 C 325 L 400 V 450 V 500 V

Direction sens sens sens sens sens sens sens sens sens sensde pliage par travers long travers long travers long travers long travers longrapport au sens de laminage

Rayon de pliage 6 t 8 t 5 t 6 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 9 t

Ouverture de matrice 14 t 18 t 14 t 16 t 10 t 12 t 14 t 16 t 16 t 20 t

Formage à chaud possible possible - - -

angle de pliage < 90° ; t = épaisseur de la tôle ; durée de déformation > 2s (allongement de la fibre extérieure < 10 % par seconde).

W

t

r

F


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Figure 10 : Appareil de déchargement en continu de navires dans le port de DILLINGER HÜTTE GTS


Formage à chaud

En général, le terme de formageà chaud est utilisé pour désignerla mise en forme à une tempéra-ture susceptible d’entraîner unemodification métallurgique del’acier. Pour DILLIDUR 275 Cet DILLIDUR 325 L, il s’agit dela température du recuit de dé-tensionnement (580 °C environ).Pour les aciers DILLIDUR V,en raison du traitement detrempe, cette température limiteest nettement plus basse (250 °Cenviron).

La limite d’élasticité des aciersdiminue lorsque la températureaugmente. Lorsque la construc-tion prévoit des rayons de pliageétroits et de fortes épaisseurs,il peut donc être avantageuxpour DILLIDUR 275 C etDILLIDUR 325 L d’effectuer le formage à température élevée,étant donné que les forces néces-saires au formage diminuent.

DILLIDUR 275 C : Cettenuance obtient sa dureté parrefroidissement à l’air après nor-malisation. Il est donc possiblede la mettre en forme à chaudsans perte de dureté, à conditionde réaliser ensuite une nouvellenormalisation ou d’assurer uncycle thermique équivalent lorsdu formage à chaud. La tempé-rature de normalisation est de880 à 950 °C.

Si aucun recuit de normalisationultérieur n’est pratiqué, l’acierpeut être porté à une températured’environ 600 °C sans pertenotable de dureté. La figure 11présente l’évolution de la duretéet des propriétés mécaniques deDILLIDUR 275 C en fonctionde la température de revenu.

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Figure 11 : DILLIDUR 275 C : impact de la température derevenu sur la résistance mécanique, la limite d’élasticité et ladureté après refroidissement à température ambiante (valeurs données à titre indicatif)

résistance mécaniquelimite d’élasticitéduretédureté minimum

0 100

température de revenu [°C]

500400200 300

dure

té [H

B] o

u R

m r

esp.

Rp

0,2

[MP

a]

6000

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000


DILLIDUR 325 L : Cettenuance obtient sa dureté parrefroidissement à l’air aprèsnormalisation. Il est donc pos-sible de la mettre en forme àchaud sans perte de dureté, àcondition de réaliser ensuite une nouvelle normalisation oud’assurer un cycle thermiqueéquivalent lors du formage àchaud. La température de nor-malisation est de 900 à 950 °C.

Si aucun recuit de normalisa-tion n’est pratiqué, l’acier peutêtre porté à une températured’environ 600 °C sans pertenotable de dureté. La figure 12présente l’évolution de la duretéet des propriétés mécaniques deDILLIDUR 325 L en fonctionde la température de revenu.

24

Figure 12 : DILLIDUR 325 L : impact de la température derevenu sur la résistance mécanique, la limite d’élasticité et ladureté après refroidissement à température ambiante (valeurs données à titre indicatif)

0 100


500400200 300

dure

té [H

B] o

u R

m r

esp.

Rp

0,2

[MP

a]

6000

200

400

600

800

1000

1200



DILLIDUR 400 V/ 450 V/ 500 V :Ces nuances obtiennent leurdureté par austénisation puistrempe. Il n’est donc pas pos-sible de les mettre en forme àchaud, sauf si on réalise ensuiteune nouvelle trempe.

Compte tenu de la diversité desdispositifs de traitement ther-mique dont disposent les utilisa-teurs et de la géométrie souventcomplexe des pièces, les vitessesde refroidissement obtenues sontplus faibles que chez le produc-teur de tôles.

Il n’est en général pas possibled’obtenir une dureté et unetrempe à coeur aussi élevéesqu’à l’état initial. De plus, lapièce risque de se déformer. Siune nouvelle trempe des piècesest nécessaire en cours de fabri-cation, il convient de consulterDILLINGER HÜTTE GTS

pour, le cas échéant, adapter la composition chimique.

Les figures 13 et 14 montrentl’évolution de la résistance

mécanique, de la limite d’élas-ticité et de la dureté des aciersDILLIDUR 400 V et 500 V en fonction de la température de revenu.

25

Figure 13 : DILLIDUR 400 V : impact de la température derevenu sur la résistance mécanique, la limite d’élasticité et ladureté après refroidissement à température ambiante (valeurs données à titre indicatif)

0 100


500400200 300

dure

té [H

B] o

u R

m r

esp.

Rp

0,2

[MP

a]

6000


200

400

600

800

1000

1200

1400

1600


Si le formage à chaud des aciersDILLIDUR V est nécessaire,il doit s’effectuer si possible àune température comprise entre880 et 950 °C.

Lors de la trempe consécutiveau formage, il faut veiller àl’évacuation rapide de la chaleuren évitant la formation decouches de vapeur isolantes,afin de garantir une profondeurde trempe suffisante.

26

Figure 14 : DILLIDUR 500 V : impact de la température derevenu sur la résistance mécanique, la limite d’élasticité et ladureté après refroidissement à température ambiante (valeurs données à titre indicatif)

0 100


500400200 300

dure

té [H

B] o

u R

m r

esp.

Rp

0,2

[MP

a]

6000


200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800


Découpage thermique

Le découpage des aciers DILLI-DUR L et V par les procédésusuels (oxycoupage, découpagepar fusion plasma ou découpagelaser) ne pose pas de difficultés àcondition de travailler selon lesrègles de l’art, avec des outils dequalité et adaptés à la mise enœuvre prévue. Les différentsfabricants ayant mis au pointdes outils divers, il convient derespecter les valeurs de référenceet les indications des fabricantsfigurant dans les tableaux dedécoupage (choix des busettes,pressions de gaz, mode opéra-toire, vitesse, etc.).

L’état de surface des tôles a éga-lement une influence marquéesur le bon déroulement de l’oxy-coupage et la qualité de la sur-face de coupe. Si les exigences dequalité de la surface de coupesont élevées, il est indispensablede retirer de la zone de coupe

sur la face supérieure de la tôletoute trace de calamine, derouille, de peinture ou autresimpuretés.

Oxycoupage : Cette méthodeconsiste à porter l’acier à la tem-pérature d’inflammation grâce àune flamme gaz-oxygène et à lebrûler ensuite dans un jet d’oxy-gène. Suivant la distance à larive oxycoupée, on observediverses transformations dumatériau suite à l’apport de chaleur. Une zone très étroite (< 1 mm) à proximité de la riveest portée à la température detrempe (austénisée) ; le fluxthermique très élevé en directiondu matériau froid avoisinant luiconfère une microstructure detrempe. Cette dissipation de cha-leur peut atteindre une vitessecomparable à celle de la trempeà l’eau. Les zones voisines subis-sent quant à elles un revenu. Onparle également de zone affectéethermiquement (Z.A.T.). Les

forts gradients de températurepeuvent créer des contraintes et,dans des conditions très défavo-rables, conduire à des tapures de trempe. L’oxycoupage desaciers DILLIDUR doit fairel’objet d’une attention plus par-ticulière que les aciers conven-tionnels lorsque l’épaisseur et la teneur en éléments d’alliagesaugmentent.

L’oxycoupage doit avoir lieu àune température suffisammentélevée afin d’éviter la formationde fissures. La zone austéniséesubit ainsi une trempe moinssévère et les contraintes deretrait diminuent nettement.

Les températures de préchauffageminimum indiquées dans letableau 6 ont donné de bonsrésultats pour l’oxycoupage.

Il convient d’oxycouper les anglesrentrants avec un rayon afind’amoindrir l’effet d’entaille.

27

Tableau 6 : Températures de préchauffage minimum pour l’oxycoupage de DILLIDUR

épaisseur de tôle [mm] < 10 < 20 < 30 < 50 < 60 < 100

DILLIDUR 275 C 150 °C 150 °C 175 °C 225 °C 225 °C 225 °C

DILLIDUR 325 L 15 °C 75 °C 100 °C 120 °C – –

DILLIDUR 400 V 1) 15 °C 15 °C 15 °C 75 °C 100 °C 100 °C



1) température maximum de chauffage < 250 °C (300 °C pour une courte durée)


Si les rives oxycoupées doiventêtre mises en forme à froid, parexemple par pliage, nous vousrecommandons pour tous lesaciers DILLIDUR de meuler les zones durcies dans la zone de formage prévue (cf. chapitre « Formage à froid », p. 20).

La figure 15 montre des profilsde dureté typiques dans laZ.A.T. de la rive oxycoupée deDILLIDUR 325 L. Les valeursde dureté atteintes sont simi-laires à celles résultant d’unetrempe à l’eau. Cependant, cettedureté diminue en s’éloignant de la rive pour retomber rapide-ment au niveau de dureté initialde la pièce.

28

Figure 15 : Profils de dureté de DILLIDUR 325 L après oxycoupage à l’acétylène (valeurs données à titre indicatif,épaisseur de la tôle : 15 mm)

0

écart à la rive oxycoupée [mm]

dure

té [H

V5]

150

cœur de la tôle3 mm au-dessous de la surface

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4 6 7 85

200

250

300

350

400

450

500

550

600


Dans le cas des aciers DILLIDUR V, la rive oxy-coupée atteint à nouveau ladureté initiale du matériautrempé à l’eau. La zone intermé-diaire, étroite, présente unefaible dureté. Cette zone s’élar-git au voisinage de la surface enraison d’une largeur de flammeplus élevée (cf. figures 16 et 17).

Il est conseillé de ne pas porter lesaciers DILLIDUR V à une tem-pérature supérieure à 250 °C defaçon prolongée, car leur duretédiminue alors sensiblement.

Pour limiter cet adoucissement,il est recommandé non pas depréchauffer, mais plutôt derefroidir les pièces à oxycouperqui ne peuvent pas évacuer lachaleur assez rapidement, parexemple les pièces de petite taille,les lames, les tôles perforées pourcribles, les lamelles, etc.

Ceci peut être réalisé parexemple par un oxycoupage sous eau : la tôle à oxycouper est plongée aux 2/3 dans l’eau,ce qui permet d’évacuer rapide-ment la chaleur par convection.Les contraintes dues au retraitsont dans ce cas nettement plusfaibles, et l’étroitesse de la Z.A.T.élimine le risque de fissuration.Un autre avantage de cette méthode est l’obtention d’excel-lentes tolérances dimensionnelles.

29

Figure 16 : Profils de dureté de DILLIDUR 400 V après oxycou-page à l’acétylène (valeurs données à titre indicatif, épaisseur dela tôle : 20 à 30 mm) et exemple de la ZAT d’oxycoupage en rivede tôle (micrographie)

Figure 17 : Profils de dureté de DILLIDUR 500 V après oxycou-page à l’acétylène (valeurs données à titre indicatif, épaisseur dela tôle : 20 à 30 mm)

0


dure

té [H

V5]

1500,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4 6 7 85

200

250

300

350

400

450


9 10 11 12

cœur de la tôle

3 mm au-dessousde la surface

0


dure

té [H

V5]

2500,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4 6 7 85

300

350

400

450

500

550


9 10 11 12


Découpage au laser et découpageplasma : Les principaux avan-tages du découpage au laser et plasma sont les suivants :un découpage plus performant,des saignées étroites et unapport thermique très faible.Ces deux méthodes de décou-page permettent de couper despièces de petite taille, deslamelles et des cribles avec peude déformation et sans perte dedureté (cf. figure 18). De plus,ces méthodes ne nécessitent pas de préchauffage.

Le découpage au laser n’est pos-sible que sur des tôles présentantun excellent état de surface, carle rayon laser doit être focaliséen un foyer à la surface de latôle sans pertes par réflexion etabsorbé sans interférences.

Pour répondre à ce cas particu-lier, tous les aciers DILLIDURpeuvent être livrés grenaillés et peints sur demande.

Les résultats obtenus lors dudécoupage dépendent en grande

partie de l’adéquation entre lapuissance du laser et l’épaisseurde la tôle à découper. Pour unetôle de 10 mm d’épaisseur et unepuissance de 2-3 kW, il est pos-sible d’atteindre des vitesses decoupe de 2000 mm/min.

Un traitement de surface appro-prié peut dans certaines condi-tions améliorer la performance.

30

Figure 18 : Tôle perforée pour cribles en DILLIDUR 400 V, découpée au laser, épaisseur de la tôle : 12 mm


Contrairement au découpage au laser, le découpage plasmaest également adaptée aux épais-seurs supérieures à 30 mm.La zone affectée thermiquementest toutefois un peu plus large.La figure 11 montre l’impact des différentes méthodes dedécoupage sur la Z.A.T. d’unacier résistant à l’usure,trempé à l’eau.

Découpage au jet d’eau : Cetteméthode est particulièrementappropriée pour découper lesaciers DILLIDUR, en raison de l’absence de flux thermiquepouvant modifier les propriétésdu matériau. Les propriétés dela pièce ne sont donc pas affec-tées. Toutefois, les vitesses decoupe sont plus faibles.

31

Figure 19 : Influence des différentes méthodes de découpage thermique sur la zone affectée thermiquement d’un acier résis-tant à l’usure trempé à l’eau (valeurs données à titre indicatif)

0

écart par rapport au bord oxycoupé [mm]

dure

té [H

V10

]

250

300

350

400

450

500

550

1 2 3 4 5 6 7

laserplasmaoxycoupage


32

Figure 20 : Godet de pelle soudé en DILLIDUR V (photo publiée avec l’aimable autorisation de Schlüter Baumaschinen, Erwitte, Allemagne)


33

Soudage

Soudabilité : Plus les teneurs enéléments d’alliage sont élevées,plus grand est le soin à apporterà la mise en œuvre, en particu-lier au contrôle de l’apport dechaleur lors du soudage.

Les aciers DILLIDUR 400 V et450 V se prêtent très bien ausoudage à l’aide des procédésusuels : soudage à l’arc sous fluxpoudreux, soudage manuel àl’arc et soudage à l’arc sous pro-tection gazeuse, à condition derespecter les règles techniquesgénérales du soudage (EN 1011,cf. chapitre «Bibliographie»,p. 49) ainsi que les recomman-dations ci-après.

DILLIDUR 275 C est enrevanche plus difficile à souder à cause de sa teneur en carbonerelativement élevée. D’autrestypes d’assemblage sont préfé-rables pour cet acier (vis parexemple).

DILLINGER HÜTTE GTSsignale que les recommanda-tions ci-après concernant le sou-dage ont un caractère purementindicatif.

Les diverses conditions de sou-dage, la construction et lesmétaux d’apport utilisés ont uneinfluence prépondérante sur laqualité du joint soudé. Etantdonné que nous ne connaissonspas les conditions de soudage

spécifiques aux différentes entre-prises, nous ne pouvons garantira priori ni les propriétés méca-niques des soudures ni l’absencede défauts. La pratique montretoutefois que les résultats obte-nus sont satisfaisants si le sou-dage est effectué dans des condi-tions appropriées.

Préparation du cordon de sou-dure : Le cordon de soudurepeut être préparé par usinage oupar découpage thermique. Audébut de l’opération de soudage,la zone de soudure doit présen-ter un éclat métallique, êtresèche et exempte de scoriesd’oxycoupage, de rouille, decalamine, de peinture et autresimpuretés.


Métaux d’apport et consom-mables secondaires : Les métauxd’apport doivent être choisis en fonction des exigences aux-quelles doivent satisfaire les propriétés mécaniques.

Pour les soudures d’angle et lessoudures bord à bord partielle-ment sollicitées, il suffit dans laplupart des cas d’utiliser unmétal d’apport « mou » présen-tant une résistance et une duretéfaibles (limite d’élasticité ≤355 MPa). Si les cordons de soudure peuvent être placés dansdes zones relativement peu ex-posées à l’usure, ceci n’affecterapas la durée de vie de la pièce.

Le tableau 7 recense des métauxd’apport « mous » appropriés.Nous vous recommandons desouder au moins la racine du

cordon avec un métal d’apport « mou », afin de permettre larelaxation des contraintes.

Pour les cordons de soudure fortement sollicités par l’usure,il est recommandé de réaliser lespasses finales avec des électrodesspéciales permettant d’apposerune couche particulièrementdure. Le tableau 8 recense desmétaux d’apport « durs » appro-priés. N’oubliez pas toutefoisque le risque de fissuration àfroid augmente avec la dureté du cordon de soudure.

Pour le soudage manuel à l’arc,on utilise pour des raisons deténacité des électrodes enbaguettes à enrobage basique.Les électrodes de ce type présen-tent deux avantages : la rési-lience du métal déposé est plus

élevée, et leur apport en hydro-gène (environ 5 ml/100 g demétal fondu), est nettement infé-rieur à celui de tous les autrestypes d’enrobage (environ 10 à15 ml/100 g de métal fondu).Le risque de fissuration à froiddiminue donc sensiblement. Ilfaut s’assurer que le séchage etle stockage se fassent en suivantscrupuleusement les indicationsdu fabricant, étant donné queles enrobages basiques absor-bent l’humidité de l’air.

L’utilisation d’électrodes austé-nitiques ou d’électrodes à basede nickel permet dans certainscas de souder sans préchauffage.Du fait de leur coût élevé, lesélectrodes de ce type ne présen-tent un intérêt que pour les sou-dures de faible section.

34


35

Tableau 7 : Métaux d’apport « mous » et consommables secondaires pour le soudage de DILLIDUR

Soudage manuel à l’arc

Désignation Norme Fabricant

Tenacito DIN EN 499 E 42 6 B 42 H5 – AWS A 5.1 E 7018 OERLIKON

Phoenix 120 K DIN EN 499 E 42 5 B 32 H5 – AWS A 5.1 E 7018 THYSSEN

Fox EV 50 DIN EN 499 E 42 4 B 42 H5 – AWS A 5.1 E 7018 BOEHLER

OK 48.00 DIN EN 499 E 38 2 B 42 H5 – AWS A 5.1 E 7018 ESAB

Soudage à l’arc sous protection gazeuse


Fluxofil 30 DIN EN 758 T 42 2 B C 3 – AWS A 5.20 E 70 T-5 OERLIKON

Fluxofil 31 DIN EN 758 T 42 4 B C 3 – AWS A 5.20 E 70 T-5 OERLIKON

Union K 52 DIN EN 440 G 42 A C G3 Si1 – AWS A 5.18 ER 70 S-6 THYSSEN

OK Autrod 12.51 DIN EN 440 G 42 5 M G3 Si1 – AWS A 5.18 ER 70 S-6 ESAB

Soudage à l’arc sous flux poudreux


OE S2 DIN 756 S2 – AWS A 5.17 EM 12 OERLIKON

Union S2 DIN 756 S2 – AWS A 5.17 EM 12 THYSSEN

OK Autrod 12.20 DIN 756 S2 – AWS A 5.17 EM 12 ESAB

EMS 2 DIN 756 S2 – AWS A 5.17 EM 12 BOEHLER

à combiner avec des poudres basiques au fluorure, type FB selon la norme EN 760, par exemple A FB 1 55 AC


36

Tableau 8 : Métaux d’apport « durs » et consommables secondaires pour le soudage de DILLIDUR

Soudage manuel à l’arc


Tenacito 80 DIN EN 757 E 69 4 Mn2NiCrMo B H5 – AWS A 5.5 E 11018-G OERLIKON

Tenacito 100 DIN EN 757 E 89 2 Mn2Ni1CrMo B H5 – AWS A 5.5 E 12018-G OERLIKON

SH Ni2 K 90 DIN EN 757 E 55 5 2 NiMo B – AWS A 5.5 E 10018-M THYSSEN

SH Ni2 K 130 DIN EN 757 E 89 2 Mn2Ni1CrMoB – AWS A 5.5 E 12018-M THYSSEN

Soudage à l’arc sous protection gazeuse


Union NiMoCr AWS A 5.28 ER 100 S-1 THYSSEN

Fluxofil 41 DIN EN 758 T 50 6 1NiMo B C(M) 3 – AWS A 5.29 E 90 T5-G OERLIKON

Fluxofil 42 AWS A 5.29 E 110 T5 K4 OERLIKON

Soudage à l’arc sous flux poudreux


Union S3 Mo DIN EN 756 S3Mo – AWSA 5.23 EA 4 THYSSEN

Union S3 NiMoCr AWSA 5.23 ~ EM2 THYSSEN

Fluxocord 41 AWSA 5.23 F9A8-EC-G OERLIKON

Fluxocord 42 AWSA 5.23 F11 A8-EC-F5 OERLIKON

à combiner avec des poudres basiques au fluorure, type FB selon la norme EN 760, par exemple A FB 1 55 AC


Comment éviter la fissuration àfroid : Comme tous les acierstrempés résistants à l’usure, lesaciers DILLIDUR sont sujets, siles conditions sont défavorables,à la fissuration à froid au voisi-nage du cordon de soudure.

Etant donné que les fissuresn’apparaissent que plusieursheures après le soudage, ilconvient d’effectuer un contrôledes fissures au plus tôt 48 heuresaprès le soudage.

On peut en principe éviter laformation de fissures à froid enprenant des précautions appro-priées pendant le soudage etavant tout en éliminant les deuxfacteurs qui favorisent la fissura-tion à froid : la présence d’hy-drogène dans le métal déposé et les contraintes résiduelles.Un troisième facteur influent, àsavoir la dureté due à la trempedans la Z.A.T. des aciers DILLI-DUR, est difficile à corriger enraison de la teneur relativementélevée en éléments d’alliage dumétal de base (selon le typed’acier) et des métaux d’apport.Le dépôt d’atomes d’hydrogèneaux joints de grains du métal

d’apport et le long de la ligne de fusion est en majeure partieresponsable de la fissuration àfroid. L’apport d’hydrogène se fait par le biais de métauxd’apport humides, de films d’hu-midité sur les chanfreins de sou-dure ou de l’atmosphère entou-rant l’arc. On peut limiter cephénomène en choisissant desmétaux d’apport appropriés eten les stockant à un endroit sec,et surtout en préchauffant lapièce à souder, et plus précisé-ment la zone du cordon de soudure.

La température plus élevée apour effet de retarder le refroi-dissement du cordon de soudureaprès le soudage et donne ainsi à l’hydrogène plus de tempspour diffuser vers l’extérieur. Ceprocessus a lieu principalementdans la fourchette de tempéra-ture de 300 à 100 °C.

Le contrôle de la températuren’est pas seulement un chauffagepréalable de la zone de soudure,mais aussi le maintien d’unetempérature minimale donnéependant toute la durée du sou-dage (température de travail).

Les conditions optimales de pré-chauffage dépendent du procédéutilisé.

Pour le soudage à l’arc sousprotection gazeuse, l’apportd’hydrogène dans le métaldéposé est relativement faible (< 2 ml/100g) : il est donc sou-vent possible de renoncer au pré-chauffage des aciers DILLIDUR400 V et 450 V, à conditiond’utiliser des électrodes à faiblerésistance mécanique.

En raison de l’apport de chaleurplus élevé, le risque de fissura-tion à froid est plus faible pourle soudage à l’arc sous flux pou-dreux que pour le soudagemanuel à l’arc, à condition desécher et stocker les poudresconformément aux instructionsdu fabricant.

L’expérience montre que le sou-dage à l’arc sous flux poudreuxn’est approprié que pour DILLI-DUR 400 V. Lorsque l’apportde chaleur dépasse 2,5 kJ/mm,les températures de préchauffageindiquées peuvent en généralêtre réduites d’environ 30 °C.

37


38

Figure 21 : Benne basculante de camion en DILLIDUR 400 V, épaisseur de la tôle : 10 mm


Les températures de préchauf-fage pour le soudage sont don-nées dans les figures 22 à 25.Il s’agit des températures de pré-chauffage minimum recomman-dées en fonction de l’épaisseurde la tôle et de la teneur enhydrogène dans le métal fondu.

Au début du soudage, la tempé-rature de préchauffage doit êtreatteinte sur toute la longueur ducordon de soudure. Pour cefaire, il convient de porter à latempérature de préchauffage

une zone large de 100 mm envi-ron (ou au moins quatre foisl’épaisseur de la tôle) des deuxcôtés du cordon de soudure.Pour les soudures multipasses,la température interpasse doitrester au-dessus de la tempéra-ture minimum de préchauffageindiquée.

Le risque de fissuration dans les joints soudés suite à descontraintes résiduelles est parti-culièrement élevé lorsque la sec-tion de la soudure n’est qu’enpartie remplie. C’est pourquoi ilfaut absolument éviter que latempérature ne descende au-des-sous de la température de travailprescrite, et ce pendant toute ladurée du soudage. En évitant lestransitions de section brusqueset l’accumulation des cordons

de soudure, on peut réduire lescontraintes résiduelles. Veillezpar ailleurs à bien ajuster les différentes pièces à souder et àréaliser des cordons de souduresans entaille. Le choix judicieuxdes séquences de soudage per-met également de réduire lescontraintes résiduelles.

La séquence de soudage doitêtre choisie de sorte que les différentes pièces puissent secontracter librement le pluslongtemps possible.

La racine de la soudure et lessoudures d’épinglage doiventêtre suffisamment épaisses et réalisées en respectant lestempératures de préchauffageminimum.

39

Tenez compte du fait quel’épaisseur de la tôle n’est pasl’épaisseur combinée. C’est toujours la tôle la plus épaissedans la construction à souderqui est déterminante.


40

Figure 22 : DILLIDUR 325 L : températures de préchauffagerecommandées en fonction de l’épaisseur de la tôle et de la teneuren hydrogène du métal fondu

0

tene

ur e

n hy

drog

ène

[ml/

100

g]

010 20 30 40 50

2

4

6

8

10

énergie de soudage2,0 kJ/mm

200°C

150°C

100°C

75°C

50°C

teneur en hydrogène HDM conformément à la norme ISO 3690

épaisseur de la tôle [mm]


41

Figure 23 : DILLIDUR 400 V : températures de préchauffagerecommandées en fonction de l’épaisseur de la tôle et de la teneuren hydrogène du métal fondu

0

tene

ur e

n hy

drog

ène

[ml/

100

g]

025 50 75 100

2

4

6

8

10

50°C

25°C

100°C

125°C

150°C

175°C





42


0

tene

ur e

n hy

drog

ène

[ml/

100

g]

025 50 75 100

2

4

6

8

10

200°C

150°C

150°C

75°C

25°C

100°C





43


200°C

200°C

175°C

150°C

100°C

50°Ctene

ur e

n hy

drog

ène

[ml/

100

g]



00

25 50 75 100

2

4

6

8

10



Rechargement par soudure :Les soudures localement trèssollicitées par l’usure peuventêtre renforcées par une passefinale de rechargement. Ce typede protection peut être pratiqué sur tous les aciers DILLIDUR.

Cependant, il faut savoir que le rechargement par soudurepeut modifier les caractéris-tiques initiales de la tôle dans la zone affectée thermiquement,notamment pour les aciersDILLIDUR V.

Une fois la passe de soudureusée, il se peut que le métal debase adouci s’use plus rapide-ment que le matériau à l’état initial. Si la passe finale n’estpas renouvelée à temps, ce typede protection contre l’usurepeut, à long terme, s’avérernéfaste.

Nous vous recommandons doncde prendre contact avec lesfabricants respectifs pour obte-

nir des informations supplémen-taires sur les métaux d’apportappropriés au rechargement parsoudure.

Usinage

Les aciers DILLIDUR présen-tent une bonne usinabilité mal-gré leur résistance et leur duretéélevées. Il faut cependant respec-ter lors de l’usinage les quelquesrègles fondamentales ci-après.

Pour éviter toute vibration, il est recommandé de travailler sur une machine la plus rigidepossible et de minimiser l’écartentre la pièce à usiner et lamachine (bâti). Il est égalementconseillé de bien serrer la pièce àusiner sur la table de travail.

Le refroidissement doit être suffisant et adapté au type d’usi-nage. Une alimentation en réfrigérant discontinue ou insuf-fisante peut provoquer une sur-chauffe du tranchant, ce qui

entraîne une usure plus rapidede celui-ci, voire même une rup-ture de l’outil. Veuillez à ceteffet respecter les indications desfabricants d’outils.

Afin de minimiser les frais d’en-tretien et de prolonger la duréede vie des outils, il est conseilléde vérifier régulièrement leurdegré d’usure (marque d’abra-sion) et de les affûter.

Les recommandations destableaux suivants concernant le choix d’outils et les para-mètres d’usinage des aciersDILLIDUR sont des valeursindicatives qui peuvent donnerdes résultats différents selon les machines. L’utilisateur doit donc vérifier leur validitésur le terrain. Pour obtenir desinformations plus détaillées surl’usinage et le choix optimal desoutils, nous vous conseillons de prendre contact avec lesfabricants d’outils ou DILLINGER HÜTTE GTS.

44


Perçage : Le perçage des aciersDILLIDUR s’effectue sans dif-ficulté malgré leur dureté élevée.On peut utiliser à cet effet desforets hélicoïdaux à couperapide au cobalt, des forets héli-coïdaux à mise rapportée enmétal dur, des forets hélicoïdauxen alliage dur (éventuellementavec refroidissement intérieur)

ainsi que des forets à plaquettesréversibles. Dans le cas de foretsstables, il est recommandé dedémarrer le perçage avec uneavance plus rapide, afin d’assu-rer une prise rapide et stable.Ceci permet également deréduire les vibrations. De lamême façon, l’interruption del’avance avant la sortie du foret

permet de relâcher machine et outil et d’éviter ainsi les ruptures de tranchant.

Le tableau 9 donne des indica-tions complémentaires sur lechoix des outils et des para-mètres de perçage adaptés.

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Tableau 9 : Valeurs indicatives des paramètres de perçage pour DILLIDUR 325 L, 400 V, 450 V et 500 V

DILLIDUR Type d’outil Vitesse de coupe Avance f [mm/rev.](matériau de coupe) Vc [m /min] en fonction du diamètre

5 – 15 mm 20 – 30 mm 30 – 40 mm

325 L foret hélicoïdal en métal dur et/ou 8 – 12 0,02 – 0,12 0,10 – 0,20 0,15 – 0,25à mise rapportée 1)

foret à plaquettes amovibles 2) 80 – 90 0,06 – 0,075 0,10 – 0,11 0,11 – 0,12

400 V foret à coupe rapide en métal dur 35 – 50 sans refroi-

(TIN) 1) dissement intérieur 0,06 – 0,16 0,18 – 0,25 –

40 – 70 avec refroi-

dissement intérieur

foret hélicoïdal en acier rapide (HSS) 8 – 10 0,05 – 0,16 0,20 – 0,25 –allié au cobalt 2)

foret à plaquettes amovibles 2) 60 – 70 – 0,10 – 0,12 0,12

450 V foret à coupe rapide en métal dur 35 – 50 sans refroi-

(TIN) 1) dissement intérieur 0,06 – 0,16 0,18 – 0,25 –




foret à plaquettes amovibles 2) 50 – 60 – 0,10 – 0,12 0,11

500 V foret à coupe rapide en métal dur 35 – 50 sans refroi- 0,06 – 0,16 0,18 – 0,25 –(TIN) 1) dissement intérieur




foret à plaquettes amovibles 2) 40 – 50 – 0,10 0,10

1) résultats obtenus à l’aide d’outils de Fette GmbH, Schwarzenbek, Allemagne Agent réfrigérant et/ou lubrifiant : émulsion2) résultats obtenus à l’aide d’outils de Ferrotec, Bielefeld, Allemagne


Fraisage conique : le fraisageconique et cylindrique des tôlestrempées est facilité lorsquel’outil dispose d’un tourillon de guidage. Ceci permet d’éviterles vibrations, de même quel’utilisation de forets aléseurs àtrois tranchants. Le tableau 10donne des valeurs indicativespour la vitesse de coupe etl’avance.

Taraudage : Il est généralementpossible de réaliser les filetages àla machine. Le tableau 11 donnedes indications concernant lechoix des outils, la vitesse decoupe et la vitesse de rotation.

Sciage : Nous vous recomman-dons d’utiliser une scie à rubanpour scier les aciers DILLIDUR.Il est également préférable de

meuler la rive oxycoupée dans la zone de sciage sur une profon-deur de 1 à 2 mm et de scier la section la plus petite. En pratique, les rubans de scie au cobalt ou les lames de scie en métal dur donnent de bonsrésultats. Nous recommandonsune vitesse de coupe d’environ18 m/min avec un refroidisse-ment approprié.

46

Tableau 10 : Valeurs indicatives des paramètres de fraisage conique pour DILLIDUR 325 L, 400 V,450 V et 500 V

DILLIDUR Type d’outil Vitesse de coupe Avance f [mm/tr.] (matériau de coupe) Vc [m /min] en fonction du diamètre

15 – 30 mm 30 – 60 mm

325 L 30 – 40

0,10 – 0,15 0,15 – 0,25400 V foret en métal dur et/ou à mise 30 – 40450 V rapportée 1) 20 – 30500 V 10 – 201) résultats obtenus à l’aide d’outils de Fette GmbH, Schwarzenbek, Allemagne et Ferrotec, Bielefeld, Allemagne

Agent réfrigérant et/ou lubrifiant : émulsion

Tableau 11 : Valeurs indicatives des paramètres de taraudage pour les aciers DILLIDUR V

DILLIDUR Type d’outil Vitesse de coupe Vitesse de rotation n [1/min] (matériau de coupe) Vc [m /min] en fonction du diamètre de filetage

M10 M16 M20 M30 M42

400 VTaraud à main ou machine 1,5 – 3,5 50 – 120 40 – 80 30 – 60 20 – 40 15 – 30450 VHSS-Co 1)

500 V1) résultats obtenus à l’aide d’outils de Ferrotec, Bielefeld, Allemagne Agent réfrigérant et/ou lubrifiant: émulsion


Fraisage : Les aciers DILLI-DUR peuvent être fraisés àl’aide d’outils en acier à couperapide (HSS, TiN, TiCN) etd’outils munis de plaquettesréversibles. En raison de ladureté des rives oxycoupées, quipeut atteindre des valeurs éle-vées, il est préférable d’effectuerla première entaille à une pro-fondeur d’au moins 2 mm, c’est-à-dire suffisamment loin de lazone affectée thermiquement.Il est recommandé d’utiliser desplaquettes réversibles circulairespour fraiser les aciers DILLI-

DUR V. Il s’est avéré que cettegéométrie présentait des avan-tages par rapport à celle de lafraise à surfacer (avec un angled’inclinaison de 45°). L’utilisa-tion de plaquettes réversibles à large tranchant permet uneréduction supplémentaire de l’usure. Dans ce cas, il estconseillé de remplacer le refroi-dissement par émulsion par unusinage à sec. En revanche, l’uti-lisation d’air comprimé ou d’unequantité minimale de lubrifiantpermet d’améliorer encore ladurée de vie des outils.

Les plaquettes réversibles enmétal dur sont sensibles auxvibrations. Ces dernières doiventdonc être réduites par tous lesmoyens envisageables, parexemple en fixant solidement lapièce à usiner. Si vous souhaitezfraiser de grandes surfaces, nousvous recommandons de procé-der à un fraisage alterné sur lesdeux faces, afin d’éviter la défor-mation de la pièce à usiner. Lestableaux 12 et 13 donnent desvaleurs indicatives de la vitessede coupe et de l’avance pour lesurfaçage et le chanfreinage.

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Tableau 12 : Valeurs indicatives des paramètres de surfaçage pour les aciers DILLIDUR V

DILLIDUR Type d’outil Vitesse de coupe Avance/dent(matériau de coupe) Vc [m /min] fz [mm]

400 V Fraise à copier / (FC 220N) 1) 130 – 150 0,10 – 0,12(HC-P20+TiN)



1) résultats obtenus à l’aide d’outils de Fette GmbH, Schwarzenbek, Allemagne(fraise à copier TwinCut : d = 125 mm, nombre de dents : z = 8) Agent réfrigérant et/ou lubrifiant : aucun

Tableau 13 : Valeurs indicatives pour le chanfreinage des aciers DILLIDUR V

DILLIDUR Type d’outil Vitesse de coupe Avance/dent(matériau de coupe) Vc [m /min] fz [mm]

400 V Fraise dégrossisseuse / (FC 220N) 1) 145 – 155 0,13 – 0,15(HC-P20+TiN)

450 V Fraise dégrossisseuse / (FC 220N) 1) 100 – 140 0,15 – 0,17(HC-P20+TiN)

500 V Fraise dégrossisseuse / (FC 220N) 1)

(HC-P20+TiN) 85 – 95 0,17 – 0,19

1) résultats obtenus à l’aide d’outils de Fette GmbH, Schwarzenbek, Allemagne(fraise dégrossisseuse TwinCut : d = 63 mm, nombre de dents : z = 3) Agent réfrigérant et/ou lubrifiant : aucun


Nitruration

Pour des applications particu-lières, notamment pour lesmoules ou pour la réalisation depoinçons, il peut être avantageuxde procéder à une nitrurationdes aciers DILLIDUR, afind’augmenter leur résistance àl’usure en surface.

Le durcissement consécutif à lanitruration est dû à la diffusiond’azote à la surface de la pièce,formant ainsi des nitrures àhaute dureté.

La nitruration a lieu à une tem-pérature comprise entre 500 et600 °C suivant la méthode utili-sée. Les aciers DILLIDUR L etDILLIDUR V se prêtent parti-culièrement bien à la nitrurationen raison de leur teneur en élé-ments nitrurants comme l’alu-minium, le silicium, le chrome,le niobium, le titane et le vana-dium.

La nitruration en phase gazeusede DILLIDUR 325 L permet

par exemple d’atteindre unedureté de 920 HV en surface etdes profondeurs de nitrurationjusqu’à 0,7 mm pour 340 HV(cf. figure 26). Le revenu subilors de la nitruration fait chuterla dureté au cœur de la tôle jus-qu’au niveau de dureté mini-mum à l’état de livraison.

Pour le choix de la nuanceDILLIDUR la mieux adaptée (y compris la variante dévelop-pée spécialement pour la nitruration), veuillez prendrecontact avec DILLINGERHÜTTE GTS.

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Figure 26 : Fourchette de dureté après nitruration en phasegazeuse de DILLIDUR 325 L, durée de la nitruration :80 heures environ, température de nitruration : 530 °C (valeurs données à titre indicatif)

0,0

profondeur de nitruration [mm]

dure

té [H

V5]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

dureté minimale à l’état de livraison


Bibliographie relative au chapitre« Protégez vos équipements del’usure »

Uetz U : Abrasion und Erosion(abrasion et érosion). Carl Han-ser Verlag, 1986, pp. 2-25

Zum Gahr K.H. : Entwicklungund Einsatz verschleißfesterWerkstoffe (développement etutilisation de matériaux résis-tants à l’usure). Materialwissen-schaft und Werkstofftechnik 19(1988), pp. 223-230

DIN 50320 (1979) : Verschleiß(usure). Beuth Verlag GmbH,Berlin (retirée)

DIN 50321 (1979) : Verschleiß-Meßgrößen (paramètresd’usure). Beuth Verlag GmbH,Berlin (retirée)

GfT Arbeitsblatt 7 :Tribologie – Definitionen,Begriffe, Prüfung (Tribologie –définitions, terminologie, essais).Gesellschaft für Tribologie e.V.,Moers, 2002

Bibliographie relative au chapitre« Mise en œuvre de DILLIDUR »

Stahl Merkblatt 252 : Ther-misches Schneiden von Stahl(découpage thermique del’acier). Stahl-Informations-Zentrum, Düsseldorf, 1985

Hermann F.D. : ThermischesSchneiden – Die schweißtech-nische Praxis (découpage ther-mique de l’acier – la pratique dusoudage). DVS-Berichte Band13. DVS-Verlag, Düsseldorf,1979

EN 1011 (Partie 1 : 05/2002,Partie 2 : 01/2001) : Recomman-dations pour le soudage desmatériaux métalliques, CEN

Uwer D. et al : Schweißenmoderner hochfester Baustähle(soudage d’aciers de construc-tion modernes HLE). Stahl u. Eisen 112 (1992) 4, pp. 29-35

Stahl Merkblatt 381 : Schweißenunlegierter und niedriglegierterBaustähle (soudage d’aciers deconstruction non alliés et faible-ment alliés). Stahl-Informations-Zentrum, Düsseldorf, 1989

NF EN ISO 3690 (02/2001) :Soudage et techniques connexes :Détermination de la teneur enhydrogène dans le métal fondupour le soudage à l’arc desaciers ferritiques. AFNOR

Stahl Merkblatt 447 : Nitrierenund Nitrocarburieren (nitrura-tion et nitrocarburation). Stahl-Informations-Zentrum, Düssel-dorf, 1983

BIBLIOGRAPHIE

49


GLOSSAIRE

50

Allongement à la rupture ...............................................................17Carbone équivalent................................................12, 39 et suivantesComposition chimique ...................................................................12Contraintes résiduelles ...................................................................39Découpage au laser ........................................................................30Découpage plasma........................................................30 et suivanteDécoupage au jet d’eau ..................................................................31Dureté .........................................................................15 et suivantesEnergie de soudage ................................................37, 40 et suivantesFissuration à froid .......................................................37 et suivantesFormage à chaud ...................................................10, 23 et suivantesFormage à froid.......................................................10, 20 et suivanteFraisage .........................................................................................47Fraisage conique ............................................................................46Limite d’élasticité ........................................................17 et suivantesMétaux d’apport de soudage .......................................33 et suivantesMicrostructure..........................................................................13, 15Nitruration ....................................................................................48Ouverture de matrice ....................................................20 et suivanteOxycoupage ................................................................27 et suivantesPerçage...........................................................................................45Rayon de pliage ............................................................20 et suivanteRechargement par soudure .............................................................44Résilience.......................................................................................17Résistance à la traction................................................17 et suivantesRésistance mécanique aux températures élevées...........18 et suivantesRevenu ........................................................................23 et suivantesSciage.............................................................................................46Soudabilité.............................................................10, 33 et suivantesSoudage à l’arc sous flux poudreux..............................33 et suivantesSoudage à l’arc sous protection gazeuse.......................33 et suivantesSoudage manuel à l’arc ................................................33 et suivantesSystème tribologique .....................................................6 et suivantesTaraudage ......................................................................................46Température de préchauffage minimum .................27, 39 et suivantesTénacité....................................................................................10, 17Teneur en hydrogène....................................................37 et suivantesTrempe à cœur................................................................................18Trempe à l’eau........................................................15 et suivantes, 26Usinage..................................................................10, 44 et suivantesUsure, types et mécanismes ...........................................7 et suivantesZone affectée thermiquement .................................27 et suivantes, 31


SOCIETES DE VENTE

51

AllemagneVertriebsgesellschaftDillinger Hütte GTS Postfach 10492770043 StuttgartTél: +49 7 11 61 46-300Fax: +49 7 11 61 46-221

FranceDilling-GTS Ventes5, rue Luigi Cherubini93212 La Plaine Saint Denis CedexTél: +33 1 71 92 16 74Fax: +33 1 71 92 17 98

Pour obtenir les coordonnées denotre réseau commercial dansles autres pays, nous vous prionsde vous adresser à notre bureaude coordination à Dillingen.Tél: +49 68 31 47 23 85Fax: +49 68 31 47 99 24 72


52

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Remarque générale (responsabilité) :Les indications relatives à la qualitéet aux possibilités d’utilisation dematériaux et/ou de produits sontde nature purement descriptive.Les garanties sur la présence decaractéristiques ou l’aptitude pourune application donnée font tou-jours l’objet d’un accord écritspécifique.



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LE CONCEPT CONTRE L’USURE DILLIDUR