CALCUL ET CONCEPTION DU RESSORT DE TRACTION

Avant tout propos, nous tenons à vous rappelez qu’il convient de faire une distinction entre les différents types de ressorts de traction en matière de conception :

• À chaud : la pièce en acier est « forgée » puis mise en forme. Ensuite elle subit une trempe et un revenu qui lui permettent de conserver ses caractéristiques.
• À froid : dans ce cas, le ressort de traction en acier est formé à froid. Il ne subit pas de traitement après sa conception. Nos ingénieurs procèdent à une stabilisation dans des fours afin que la pièce préserve ses caractéristiques techniques.

LE TEMPLE DU RESSORT FABRIQUE DES RESSORTS DE TRACTION ENROULÉS À FROID.

Il faut savoir que la norme qui régit la fabrication des ressorts de traction est la : NF EN 13906 -2 : Norme Européenne Ressorts hélicoïdaux cylindriques fabriqués à partir de fils ronds et de barres – Calcul et conception – 

Calcul de la raideur : 

La raideur du ressort, élément crucial pour son fonctionnement, est déterminée par le module de cisaillement du matériau, le diamètre du fil et le nombre de spires actives. 

Conception des spires : 

La forme initiale et la géométrie des spires, optimisées pour une meilleure répartition des contraintes et une résistance accrue, influencent directement le fonctionnement et la durabilité du ressort de traction.

Le calcul du diamètre du fil d’un ressort de traction doit tenir compte de la contrainte de compression maximale admissible pour le matériau du fil. La raideur statique du ressort, définie comme la force nécessaire pour le comprimer d’une unité de longueur. La longueur limite d’enroulement est la longueur maximale que le fil peut atteindre sans se déformer de manière permanente

Nous allons maintenant vous expliquer l’ensemble des caractéristiques recommandés pour les RESSORTS DE TRACTION définies dans cette norme. Chaque élément de la liste ci-dessous vous permettra de mieux appréhender les exigences d’un ressort dynamique : 

• Domaine d’application des ressorts de traction en fonction des exigences techniques 
• Éléments de calcul en particulier le type de boucles (qu’on appelle également anneaux ou œillets) mais également la forme de l’extrémité (en crochets) ou l’extrémité d’accrochage est conçue à partir de pièces rapportées
• Des tableaux peuvent dans certains cas vous aider à définir les côtes les plus usuelles car ils contiennent des formules de calcul qui tiennent compte de différents paramètres (nombres de spires, encombrement, taux de contrainte charges maximales, diamètre moyen, tensions, rapport d’enroulement, raideur …).

Sachez également qu’il y’a une partie technique interne qui est liée au type de boucle. En effet, il est indispensable de maîtriser les contraintes de flexion et de torsion des boucles qui seront soumises directement aux efforts.

En termes de conception du ressort de traction, nos experts suivent un ensemble de règles qui leur permettent de concevoir le ressort de traction avec les côtes les plus indispensables. Ces côtes suivent des tolérances sur le rapport d’enroulement souhaité (elles sont pour la plupart issues de la norme allemande DIN 2097), par rapport aux exigences de capabilités (pourcentage de pièces conformes dans un lot).

Lors de la conception d’un ressort de traction, il est important de prendre en compte la force de compression nécessaire pour maintenir les spires en contact et la charge statique maximale qu’il devra supporter. Pour créer une spire, il faut définir son diamètre, son angle d’inclinaison, son influence.

Nous disposons de logiciels qui permettent de saisir les paramètres de l’application et génèrent ensuite un modèle de ressort conçu pour répondre à ces exigences.

Rappel :

Formule du rapport d’enroulement = D/d, soit diamètre moyen des spires / diamètre nominal de fil.

La constante du ressort de traction, exprimée en N/mm.

Lors du calcul d’un ressort de traction, il est crucial de prendre en compte la tension maximale admissible du matériau afin d’éviter sa rupture. 

La tension est définie comme la force par unité de surface et est directement liée à la charge appliquée, au diamètre du fil et au nombre de spires.

Par ailleurs, d’autres tolérances sont exprimées sur les valeurs ci-après : la longueur libre (à vide), le diamètre de fil à utiliser, les positions des boucles, la longueur sous charge. Il faut avoir à l’esprit que d’autres suggestions sont aussi exprimées afin de définir les conditions et le contexte d’utilisation du produit.

La hauteur à vide du ressort de traction est définie comme la longueur du ressort non sollicité. Le choix de la hauteur des spires est une caractéristique essentielle pour garantir la bonne performance du ressort de traction. 

L’ensemble de tous ces éléments va aider nos experts à remplir les données techniques qui serviront à établir le cahier des charges en interne.

NB : C’est le lieu pour nous de rappeler que nous tenons à indiquer à plusieurs reprises sur notre site internet que tous les types de ressorts ne sont pas « standards ». Chacun des utilisateurs a ses propres caractéristiques et besoins. Il leur appartient de les exprimer pour que nous puissions en déduire des côtes et tolérances recommandées.

Le Temple du ressort est équipé et maîtrise des logiciels très techniques qui lui permet de définir vos plans selon vos exigences.

Le document de conception de votre ressort de traction doit impérativement mentionner :

• Le choix du matériau qui va fortement influencer les résistances souhaitées.
• Les conditions d’assemblage : en d’autres termes comment le produit sera monté par le client ?
• Des informations sur l’aspect du produit
• La façon dont notre équipe va contrôler le produit tout au long de son processus de production, en particulier quelles seront les côtes spécifiques à contrôler. De même, une rigueur de contrôle et des moyens adaptés sont préconisés (nous respectons les normes ISO 9000).
• Le processus de fabrication : nos concepteurs préparent la matière, ensuite ils façonnent les extrémités, et procèdent au traitement thermique et enfin au traitement de surface pour finaliser le tout.
• Sources de défaut connus
• Manutention et conditionnement des ressorts

La résistance à la fatigue du ressort de traction est généralement mesurée en psi (livres par pouce carré) et est un facteur important à prendre en compte ainsi que les valeurs de contrainte et de déformation lors de la conception pour garantir une durée de vie optimale. 

Il est important de choisir une constante appropriée en fonction des forces et des déplacements attendus. La prise en compte de la correction du diamètre du fil permet d’optimiser la conception du ressort de traction et d’éviter les surcontraintes.

Nous produisons un document technique précisant les normes de calcul et de conception applicables à votre application. Le Temple du ressort respecte toutes les préconisations en matière de fabrication du ressort de traction et le prouve via :

• Ses certifications ISO 9001 et EN 9100 reconduites
• Ses fréquents audits clients des secteurs très exigeants que sont les secteurs médicaux (pharmaceutique, médical, cosmétique), aéronautique & spatial
• Sa participation active à l’UNM : Union de Normalisation de la Mécanique 
• Sa participation active au syndicat des ressortiers français (FIM ressorts – Fédération des Industries Mécaniques –