Consideration of residual stress and geometry during heat treatment to decrease shaft bending

In automotive industry, heat treatment of components is implicitly related to distortion. This phenomenon is particularly obvious in the case of gearbox parts because of their typical geometry and precise requirements. Even if distortion can be anticipated to an extent by experience, it remains complex to comprehend. Scientific literature and industrial experience show that the whole manufacturing process chain has an influence on final heat treatment distortions. This paper presents an approach to estimate the influence of some factors on the distortion, based on the idea of a distortion potential taking into account not only geometry but also the manufacturing process history. Then the idea is developed through experiments on an industrial manufacturing process to understand the impact of residual stress due to machining on shaft bending and teeth distortion during heat treatment. Instead of being measured, residual stress is being neutralized. By comparing lots between each other, connections between gear teeth geometry and manufacturing steps before heat treatment are obtained. As a consequence, geometrical nonconformities roots can be determined more easily thanks to this diagnosis tool, and corrective actions can be applied. Secondly, the influence of product geometry on bending is experimentally considered. Moreover, metallurgical observations enable to explain the influence of workpieces geometry on shaft bending. Thanks to the obtained results, process and product recommendations to decrease shafts bending are proposed

Evaluation of process causes and influences of residual stress on gear distortion

In the automotive industry, heat treatment of components is implicitly related to distortion. This phenomenon is particularly obvious in the case of gears because of their typical and precise geometry. Even if distortion can be anticipated to an extent by experience, it remains complex to comprehend. This paper presents an approach to estimate the distortion based on the idea of a distortion potential taking into account not only geometry but also the manufacturing process history. Then the idea is developed through simulation and experiments including annealing to understand the impact of residual stress on gear distortion in an industrial case study

Contribution à l'identification des origines des déformations révélées au traitement thermique. Application à l'analyse d'une gamme de fabrication d'arbres à dentures de boites de vitesses.

Le traitement thermique est un procédé très largement utilisé dans l'industrie automobile et en particulier sur les pièces à dentures. Appliqué en général après usinage, il permet d'améliorer les propriétés mécaniques des pièces. Dans le même temps, plusieurs phénomènes physiques conduisent à des déformations, qui peuvent conduire au non-respect des tolérances dimensionnelles et géométriques. Ces déformations sont certes liées au traitement thermique mais également à l'ensemble de la gamme de fabrication en amont de celui-ci.L'objet de ce travail de recherche est d'améliorer d'une part la connaissance des phénomènes physiques mis en jeu au traitement thermique et d'autre part l'identification des déformations géométriques. Dans un premier temps, les déformations propres à chaque étape de fabrication sont identifiées. Puis au sein de la gamme, les sources d'origine dans la signature géométrique finale sont séparées. Une gamme de fabrication numérique illustre cette méthode.D'autre part, les contraintes résiduelles sont identifiées comme influentes sur l'évolution de la géométrie. Leur impact sur les déformations au traitement thermique est obtenu grâce à plusieurs campagnes d'essais sur site industriel. De cette façon, chaque caractéristique géométrique est reliée à une ou plusieurs étapes de fabrication en particulier. Ces résultats fournissent une aide au diagnostic des causes de non-conformités au traitement thermique. En parallèle, des modifications sur la gamme de fabrication sont proposées.Heat treatment is widely used in automotive industry, especially in the case of gears. This process is habitually used after machining and increases mechanical properties of work pieces. In the meantime, several phenomena lead to distortions and sometimes to geometrical non-conformities. Distortions are due to heat treatment but also to previous manufacturing processes.The objective of this study is to improve both the understanding of physical phenomena occurring during heat treatment and the identification of distortion. First, distortions of each single manufacturing step are identified. Then, causes of final geometry amongst the overall process are ranked. A numerical manufacturing process is used as an example to illustrate this method.Secondly, residual stress influence on heat treatment distortion is revealed thanks to several industrial experiments. Thus, each single geometrical criterion is linked to a manufacturing step. These results provide a diagnosis tool helping to determine distortion causes. Moreover, evolutions on industrial process are proposed.PARIS-Arts et Métiers (751132303) / SudocSudocFranceF

Evaluation of process causes and influences of residual stress on gear distortion

In the automotive industry, heat treatment of components is implicitly related to distortion. This phenomenon is particularly obvious in the case of gears because of their typical and precise geometry. Even if distortion can be anticipated to an extent by experience, it remains complex to comprehend. This paper presents an approach to estimate the distortion based on the idea of a distortion potential taking into account not only geometry but also the manufacturing process history. Then the idea is developed through simulation and experiments including annealing to understand the impact of residual stress on gear distortion in an industrial case study

Experimental identification of the process influences on gear distortion during heat treatment

Le traitement thermique est utilisé dans l'industrie automobile afin d'améliorer les propriétés mécaniques des pièces fabriquées. Ainsi appliqué après usinage, il augmente la dureté en surface des pièces mais a pour effet secondaire de conduire à des déformations géométriques. Dans le cas des dentures de boîtes de vitesses où les précisions géométriques exigées sont fortes, de telles déformations peuvent conduire à des non-conformités des pièces après traitement thermique. La littérature scientifique et les retours d'expérience industriels montrent que les paramètres du traitement thermique influent sur ces déformations, mais pas seulement. En effet, l'ensemble de la gamme de fabrication en amont du traitement thermique joue un rôle dans l’apparition des défauts. L'objectif des travaux engagés sur une ligne de fabrication industrielle Renault vise à déterminer expérimentalement l'influence de chaque étape de fabrication en amont du traitement thermique sur les déformations des dentures. Pour cela, une méthode est proposée sur les principes de neutralisation des contraintes résiduelles et de comparaison entre différents lots expérimentaux ayant une histoire mécanique différente. Les résultats permettent ainsi de relier chaque type de déformation sur les paramètres géométriques de la denture à une ou plusieurs étapes de fabrication en particulier. En conséquence, lorsqu'une dérive sur le procédé de fabrication est détectée sur un critère denture spécifique, la méthode ainsi développée permet de diagnostiquer l'origine d'un tel défaut au sein de la gamme de fabrication en amont. De cette façon, les actions curatives peuvent être mises en place plus rapidement et plus efficacement

Experimental identification of the process inffluences on gear distortion during heat treatment

Heat treatment is widely used in automotive industry to improve mechanical properties of workpieces. It also generates side effects such as geometrical distortions. Scientific literature and experience show that the manufacturing process chain has an influence on heat treatment distortion. The purpose of the presented work is to experimentally determine the influence of each pre-heat treatment step on gear distortion. Residual stress is being neutralized and by comparison, connections between gear teeth geometry and manufacturing step are obtained. As a consequence, non-conformities roots can be determined more easily thanks to this diagnosis tool

Contribution to the Identification of Causes of Heat Treatment Distortions. Analysis of a Gearbox Shaft Manufacturing Process.

Le traitement thermique est un procédé très largement utilisé dans l'industrie automobile et en particulier sur les pièces à dentures. Appliqué en général après usinage, il permet d'améliorer les propriétés mécaniques des pièces. Dans le même temps, plusieurs phénomènes physiques conduisent à des déformations, qui peuvent conduire au non-respect des tolérances dimensionnelles et géométriques. Ces déformations sont certes liées au traitement thermique mais également à l'ensemble de la gamme de fabrication en amont de celui-ci.L'objet de ce travail de recherche est d'améliorer d'une part la connaissance des phénomènes physiques mis en jeu au traitement thermique et d'autre part l'identification des déformations géométriques. Dans un premier temps, les déformations propres à chaque étape de fabrication sont identifiées. Puis au sein de la gamme, les sources d'origine dans la signature géométrique finale sont séparées. Une gamme de fabrication numérique illustre cette méthode.D'autre part, les « contraintes résiduelles » sont identifiées comme influentes sur l'évolution de la géométrie. Leur impact sur les déformations au traitement thermique est obtenu grâce à plusieurs campagnes d'essais sur site industriel. De cette façon, chaque caractéristique géométrique est reliée à une ou plusieurs étapes de fabrication en particulier. Ces résultats fournissent une aide au diagnostic des causes de non-conformités au traitement thermique. En parallèle, des modifications sur la gamme de fabrication sont proposées.Heat treatment is widely used in automotive industry, especially in the case of gears. This process is habitually used after machining and increases mechanical properties of work pieces. In the meantime, several phenomena lead to distortions and sometimes to geometrical non-conformities. Distortions are due to heat treatment but also to previous manufacturing processes.The objective of this study is to improve both the understanding of physical phenomena occurring during heat treatment and the identification of distortion. First, distortions of each single manufacturing step are identified. Then, causes of final geometry amongst the overall process are ranked. A numerical manufacturing process is used as an example to illustrate this method.Secondly, residual stress influence on heat treatment distortion is revealed thanks to several industrial experiments. Thus, each single geometrical criterion is linked to a manufacturing step. These results provide a diagnosis tool helping to determine distortion causes. Moreover, evolutions on industrial process are proposed

Contribution à l’identification des origines des déformations révélées au traitement thermique. Application à l’analyse d’une gamme de fabrication d’arbres à dentures de boites de vitesses.

Heat treatment is widely used in automotive industry, especially in the case of gears. This process is habitually used after machining and increases mechanical properties of work pieces. In the meantime, several phenomena lead to distortions and sometimes to geometrical non-conformities. Distortions are due to heat treatment but also to previous manufacturing processes.The objective of this study is to improve both the understanding of physical phenomena occurring during heat treatment and the identification of distortion. First, distortions of each single manufacturing step are identified. Then, causes of final geometry amongst the overall process are ranked. A numerical manufacturing process is used as an example to illustrate this method.Secondly, residual stress influence on heat treatment distortion is revealed thanks to several industrial experiments. Thus, each single geometrical criterion is linked to a manufacturing step. These results provide a diagnosis tool helping to determine distortion causes. Moreover, evolutions on industrial process are proposed.Le traitement thermique est un procédé très largement utilisé dans l'industrie automobile et en particulier sur les pièces à dentures. Appliqué en général après usinage, il permet d'améliorer les propriétés mécaniques des pièces. Dans le même temps, plusieurs phénomènes physiques conduisent à des déformations, qui peuvent conduire au non-respect des tolérances dimensionnelles et géométriques. Ces déformations sont certes liées au traitement thermique mais également à l'ensemble de la gamme de fabrication en amont de celui-ci.L'objet de ce travail de recherche est d'améliorer d'une part la connaissance des phénomènes physiques mis en jeu au traitement thermique et d'autre part l'identification des déformations géométriques. Dans un premier temps, les déformations propres à chaque étape de fabrication sont identifiées. Puis au sein de la gamme, les sources d'origine dans la signature géométrique finale sont séparées. Une gamme de fabrication numérique illustre cette méthode.D'autre part, les « contraintes résiduelles » sont identifiées comme influentes sur l'évolution de la géométrie. Leur impact sur les déformations au traitement thermique est obtenu grâce à plusieurs campagnes d'essais sur site industriel. De cette façon, chaque caractéristique géométrique est reliée à une ou plusieurs étapes de fabrication en particulier. Ces résultats fournissent une aide au diagnostic des causes de non-conformités au traitement thermique. En parallèle, des modifications sur la gamme de fabrication sont proposées

Gelation behaviors of denaturated pea albumin and globulin fractions during transglutaminase treatment

International audienceThe behavior of pea albumins (Alb) and globulins (Glob) in a denatured state toward microbial transglutaminase (MTGase) treatment was studied by SDS-PAGE analysis, free amine group determination, dynamic rheology and confocal laser scanning microscopy. The denaturation of pea proteins by chemical reduction with dithiothreitol (DTT) or by thermal treatment at 80 °C enhanced the enzymatic crosslinking degree of both protein isolates with greater crosslinking for the Glob fraction. The chemical denaturation affected preferentially the participation in crosslinking reaction of legumin acid subunits (40 kDa) for Glob sample and albumin polypeptides PA2 (26 kDa) for Alb sample, whereas the heat treatment led to complete polymerization of 55, 35 and 30 kDa vicilin polypeptides for pea globulins as shown by SDS-PAGE analysis. Up to 10 wt% concentration, the Alb fraction was not able to form MTGase crosslinked gels whatever the initial native or denaturated state. Compared to the native state, chemical and thermal denaturation of Glob fraction before enzymatic treatment led to the formation of weaker and stronger viscoelastic gels respectively. These contradictory results indicated that the enzymatic crosslinking reaction is highly related to polypeptides composition and conformation of proteins and the use of denaturation as a strategy to enhance gel forming properties by transglutaminase treatment has to be used with caution in the case of plant proteins

Use of Carbonated Residual Brines as main component of filling grout

WOS:000359875200087International audienceThis study deals with the reuse of an industrial waste rich in CaCO3 as a mineral addition and agent of stability in low-strength filling grout for soil reinforcement applications. The physical, chemical and mineralogical characteristics of these Carbonated Residual Brines (CRB) were determined and completed by a study of CRB behavior in cement-based materials and of the optimization of a composition of low-strength filling grouts rich in CRB filling. The results showed that it was possible to use CRB in low-strength filling grout, in replacement of bentonite and fine sand, with better performance - especially in terms of stability. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved