Le bon ressort métalliqueIl n’est pas toujours facile de choisir le bon ressort métallique pour l’application souhaitée. Dans de nombreux ouvrages techniques traitant des bases de la construction, le sujet des ressorts est abordé de manière très générale.

Si vous recherchez un ressort standard, vous trouverez une gamme étendue de ressorts dans notre programme de stock avec 12 600 tailles en acier doux et en acier inoxydable. Si ce n’est pas le cas, nous avons compilé ci-dessous les paramètres les plus importants pour choisir le bon ressort métallique.

Pour commencer, un bref aperçu des différents types de plumes :

Ressort de compression

Lesressorts de compression sont de loin les plus utilisés. Cela n’est pas seulement dû à la direction de l’application de la force, mais surtout aux meilleures caractéristiques de charge du ressort de compression. En effet, les ressorts de compression sont mieux à même de supporter des forces plus importantes et, pour les applications de fatigue, des variations de charge supérieures à107. Outre le grand choix de matériaux pour les différentes applications, la variété des utilisations du ressort de compression peut être facilement étendue grâce à une large gamme de traitements de surface. En raison des données de performance du ressort de compression, dans certains cas, il est même plus judicieux de convertir une application de ressort de traction en ressort de compression.

Ressorts de traction

Lesressorts de traction sont les deuxièmes plus utilisés. Partout où la force doit être appliquée par tension plutôt que par compression, le ressort de traction est incontournable. En particulier, la conception spéciale avec les œillets des deux côtés présente certains risques qui doivent être pris en compte dans la conception du ressort de traction. Le fait que le ressort de traction perde complètement sa force en cas de rupture du ressort doit également être pris en compte lors de l’utilisation d’un ressort de traction. Avec le choix du matériau, la variété des applications du ressort de traction est déjà largement épuisée, car les spires adjacentes signifient que l’application d’un traitement de surface n’est possible qu’au prix d’un effort accru.

Schenkelfedern

Lesressorts de torsion sont utilisés pour les mouvements rotatifs, c’est-à-dire partout où une contrainte de flexion se produit. Il n’y a pas de conception spéciale pour les ressorts de torsion, c’est-à-dire que le corps du ressort d’un ressort de torsion est toujours cylindrique avec une caractéristique de ressort linéaire. Dans le cas des ressorts de jambe, il s’agit plutôt de la forme individuelle de la jambe, qui est formée de manière optimale pour introduire la force du mouvement rotatif. Comme pour le ressort de traction, il est également difficile d’appliquer des propriétés supplémentaires au ressort de torsion par le biais d’un traitement de surface ultérieur en raison des spires adjacentes.

Détermination de la courbe caractéristique du ressort

Caractéristiques du ressort
Caractéristiques du ressort

Fondamentalement, les ressorts métalliques sont jugés en fonction de leur courbe caractéristique. La caractéristique du ressort est le caractère des ressorts métalliques. Cela représente le rapport entre la force du ressort « F » et la course du ressort « s ». En fonction du type de ressort, de sa conception, de l’espacement des spires et du système de ressort, il est possible de générer des caractéristiques de ressort linéaires, progressives, dégressives ou combinées. Dans le cas d’une caractéristique linéaire du ressort (Fig. b : ressort cylindrique), la force est délivrée de manière régulière, dans le cas d’une caractéristique progressive (Fig. a : ressort conique), le développement de la force augmente avec l’augmentation de la charge et dans le cas d’une caractéristique dégressive (Fig. c : ressort à disque), le développement de la force diminue avec la charge.

Figure d : Courbe caractéristique du ressort combiné
Figure d : Courbe caractéristique du ressort combiné

Dans le cas de la courbe caractéristique combinée du ressort (Fig. d : courbe caractéristique 5), différents états de force sont cartographiés le long de la courbe caractéristique du ressort. Cette caractéristique de ressort combinée peut être générée à l’aide de systèmes de ressort.

Exigences pour le ressort métallique

Une fois que vous avez décidé du caractère du ressort métallique avec la courbe caractéristique du ressort ou la courbe de force, les exigences suivantes doivent être clarifiées et spécifiées pour la conception optimale du ressort métallique :

  1. Type de charge et durée de vie
  • Charge statique ou quasi-statique avec une charge temporellement constante (statique) ou temporellement variable avec moins de 10 000 cycles de charge au total ou une contrainte de course jusqu’à 0,1 x la force de course continue.
  • Chargement dynamique avec une charge variable dans le temps avec plus de 10 000 cycles de charge au total et des contraintes de levage supérieures à 0,1 x la force de levage continue. Dans ce procédé, le ressort métallique est généralement installé en pré-tension et soumis à une charge de gonflement périodique à courbe sinusoïdale, qui se produit de manière aléatoire, comme dans le cas des suspensions de voitures, par exemple. Cela peut également entraîner des changements brusques dans les forces. Pour les charges dynamiques, on utilise principalement des ressorts de compression et parfois des ressorts de traction avec des extrémités de ressort vissées.
  1. Température de fonctionnement
Processus de relaxation graphique
Processus de relaxation

La température de fonctionnement a une influence décisive sur le choix du matériau approprié. Pour cette raison, il existe des aciers à ressorts préférés pour les applications à basse température et à haute température. En particulier pour les applications à haute température, la relaxation du matériau du ressort doit être prise en compte lors de la conception des forces. Une perte de force se produit en cas de tension permanente et de températures élevées, qui augmente avec la température et la durée de la charge.

  1. Moyen ambiant

Dans quel environnement le ressort métallique est-il utilisé ? Le ressort doit-il être résistant à la corrosion ou aux acides agressifs ? Est-il utilisé dans l’industrie alimentaire ou doit-il être médicalement pur ? Toutes ces questions influencent le choix du fil d’acier à ressort et un éventuel traitement de surface final.

  1. Forces et déflexions du ressort requises

Force du ressort préchargé F1 à s1 ou L1

Force du ressort tendu F2 à s2 ou L2

Quelles forces de ressort le ressort métallique doit-il générer à certaines courses de ressort ? Dans la plupart des cas, les ressorts sont installés pré-tendus, c’est-à-dire que le ressort génère déjà une certaine force de pré-tension au repos. Cette force est décrite comme la force du ressort préchargé « F1 ». Pour cela, il faut nommer la force requise du ressort, que le ressort doit atteindre à l’état tendu. Cette force du ressort est décrite comme la force du ressort tendu « F2 ». En plus de ces deux forces de ressort, il faut déterminer les déflexions de ressort respectives « s1 » et « s2 » ou les longueurs de ressort « L1 » et « L2 ». En particulier pour les charges dynamiques, la course du ressort « sh » est importante, elle décrit la course du ressort entre « s1 » et « s2 », ou entre « L1 » et « L2 ». Plus la course du ressort est petite, meilleure est la capacité de charge dynamique du ressort métallique.

Diagramme de vibration dynamique du ressort de compression

  1. Espace d’installation existant

Quelles sont les dimensions de l’espace d’installation dans lequel le ressort doit être utilisé ? Quel diamètre et quelle longueur peut ou doit avoir le ressort métallique pour qu’il puisse être installé ? Ces dimensions de construction sont une condition préalable à la conception des ressorts appropriés. Les valeurs de tolérance des dimensions respectives à l’état de repos et en charge doivent également être prises en compte.

  1. Situation d’installation
Ressorts en acier à boucle d'hystérésis
Boucle d’hystérésis

Pour cela, il faut vérifier la situation de montage, en fonction du ressort de compression, de tension ou de torsion. Si, par exemple, le ressort de compression est guidé par un mandrin ou à l’intérieur d’un manchon, le frottement pendant le travail du ressort doit être pris en compte dans une boucle d’hystérésis. Si le ressort de compression est installé sans guide, il faut tenir compte des différentes limites de flambage pour les divers paliers d’extrémité du ressort. Avec les ressorts de traction, par contre, la position à laquelle les œillets sont accrochés est importante. Ainsi, l’application optimale de la force pour les ressorts d’extension est centrée sur les deux œillets le long de l’axe longitudinal du ressort. Très souvent, les œillets sont également disposés sur le côté. Cela doit être pris en compte en conséquence dans la conception du ressort. Et avec le ressort à pattes, la forme de la patte et le sens de l’enroulement doivent être adaptés à la situation de l’installation. En outre, il est important que les ressorts de torsion ne soient jamais chargés que dans le sens de la bobine.

Roulements à ressort

  1. Champ de tolérance

Enfin, il faut tenir compte de la zone de tolérance du type de ressort concerné. En effet, chaque ressort métallique est fabriqué dans une certaine plage de tolérance pendant la production, afin que le ressort soit produit de manière optimale pour l’application. Cette zone de tolérance est indiquée pour les ressorts métalliques des grades 1, 2 et 3. Normalement, les ressorts métalliques sont fabriqués en grade 2, ce qui correspond à un champ de tolérance allant jusqu’à dix pour cent, notamment pour les petites dimensions de ressorts. Le champ de tolérance est le plus petit pour la catégorie 1, dont les coûts de fabrication sont plus élevés, et le plus grand pour la catégorie 3, dont les coûts de fabrication sont plus faibles.

Vidéos

Les paramètres les plus importants du ressort en un coup d’œil

En résumé, tous les paramètres importants du ressort pour une sélection et une conception optimales du ressort métallique :

Type de ressort

Ressort de compressionRessort de tensionRessort de torsionSystème de ressort

Caractéristique du ressort

linéaire – progressive – dégressive – combinée

Type de charge et durée de vie

statique – dynamique

À vie

Variation de la charge totale (courses du ressort)

Température de fonctionnement

Température ambiante dans laquelle le ressort est utilisé

Moyen ambiant

Liquides, gaz … dans lequel le ressort est inséré

Forces du ressort pour certaines courses ou longueurs de ressort

► force du ressort préchargé = F1 à s1 ou L1

► force du ressort tendu = F2 à s2 ou L2

F1 force du ressort préchargé en N

s1 Course du ressort préchargé ou L1 Longueur du ressort préchargé

F2 force du ressort tendu en N

s2 course du ressort tendu ou L2 longueur du ressort tendu

Espace d’installation existant

► Longueur et largeur de l’espace d’installation

► Longueur du ressort entre les points d’application de la force

Situation d’installation

pour les ressorts de compression

► Guidage par mandrin et/ou manchon

Sans guide, observez la limite de flambage du palier de l’extrémité du ressort.

pour les ressorts de traction

Application de la force centralisée ou décentralisée

► Position des œillets (angle de torsion des œillets les uns par rapport aux autres) et position des œillets (centrée/latérale).

pour les ressorts de torsion

Forme de la jambe pour une absorption optimale des forces

Sens d’enroulement de la charge

Les ressorts métalliques avec une caractéristique de ressort linéaire, dans les matériaux de ressort acier normal EN 10270-1 et acier inoxydable EN 10270-3-1.4310, peuvent être trouvés dans 12 600 tailles de ressort dans le catalogue de ressorts FERROFLEX Gutekunst. Pour toutes les applications de ressorts non linéaires, il suffit d’envoyer les paramètres du ressort requis à service@ferroflex.fr ou d’utiliser le formulaire de demande de renseignements de FERROFLEX Gutekunst Ressorts.

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