Wear resistance optimization of a mechanical sliding system consisting of two components in relative translation

CHANIOL, Henry-Gilles (2016) Wear resistance optimization of a mechanical sliding system consisting of two components in relative translation. Mémoire thesis, INSA DE STRASBOURG.

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Résumé (français et traduction)

Dans un moule d'injection plastique un mécanisme permet le passage de la résine afin de remplir les cavités et de fabriquer des pièces plastiques. La fonction du mécanisme est d'obstruer la cavité pendant le refroidissement jusqu’à l'éjection de la pièce plastique. Cependant lorsqu'une usure se créée sur les surfaces planes en contact, l'obturateur ne remplit plus sa fonction. Des solutions palliatives ont ainsi été proposées pour améliorer la surface de contact entre les deux pièces en acier (HSS et Acier nitruré). L'ensemble des solutions technologiques connues à ce jour ont été étudiées pour le futur. Deux études ont été menées en parallèle. Premièrement, une étude expérimentale sur les revêtements spécialisés dans l'usure des surfaces a été menée afin de caractériser les différents revêtements choisis. Ceci a été réalisé chez Oerlikon Balzers Coating. Pour ces essais, l'utilisation d'un tribomètre a permis de définir deux critères important pour l'amélioration du système : - le coefficient de frottement - la hauteur de matière perdue sur la bille et sur l'échantillon L'échelle étant microscopique le profilomètre permet de quantifier la hauteur de marche perdue dû à l'essai d'usure. Deuxièmement, la modélisation par éléments finis des pièces concernées avec MSC Software a démontré que plus la surface de contact est importante alors moins il y a de contraintes au contact. L'optimisation de la forme nous amène à éviter les arrêtes vives et à augmenter la surface de contact avec des formes non planes. Après avoir regroupé ces résultats, une matrice de décision a déterminé que la solution la plus avantageuse d'un point de vue performance et pertinence économique est le revêtement en carbure de tungstène (WCC). Cette analyse prend en compte le coût de l'installation et du suivi qualité afin de garantir un produit conforme pour les clients. //////////////////////////////////////////////////////////// In plastic injection molding a mechanism let to resin to pass in order to fills cavities and produce plastic parts. Main function of this mechanism is obstructed cavities during cooling until plastic part ejection. However when a wear is created on plan surfaces in contact, needle does not fulfill its function. Therefore palliative solutions have been proposed to improve contact surface between two parts in steel (HSS and nitriding steel). We studied all known technological solutions to date. Two ways were led in parallel. First of all we led an experimental study on coatings specialized in surfaces wear. This was in order to characterize different coatings. This has been performed at Oerlikon Balzers Coating. The use of a tribometer for these tests led to define two main criteria for system improvement: - Friction coefficient - Material height lost on ball and sample The scale is microscopic therefore profilometer helps to quantify step height lost due to wear tests. Secondly a Finite Elements Modelization study with MSC Software demonstrated that the bigger contact surface is the less stress at the contact. Shape optimization led us to avoid sharp edges and to increase contact surface with non-flat shapes. After having brought together results, decision matrix determined that best economically and efficiently solution is tungsten carbide coating (WCC). This analysis takes into account cost study including quality control process in order to have a compliant product for customers.

Type de document:Mémoire professionnel (niveau M) (Mémoire)
Informations complémentaires (Réservé à l'administrateur):Confidentiel jusqu'en septembre 2021
Mots-clés libres:Tribology - Surface treatment & coating - Optimization - Calculus FEM
Sujets:UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-3 Chimie, matériaux, plasturgie
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-8 Mécanique, génie mécanique, mécatronique
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-31 Recherche, recherche et développement
Spécialité:INSA de Strasbourg > Génie Mécanique - option Ingénierie des matériaux et surfaces
Code ID:2493
Déposé par:Henry-Gilles Chaniol
Déposé sur:11 Oct 2016 12:02
Dernière modification le:11 Oct 2016 12:02

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