Cémentation vs durcissement par induction

Quelle est la différence entre les technologies de durcissement "Cémentation" et "Durcissement par induction" ?

Lorsqu’il s’agit du durcissement de pièces, 2 méthodes se sont imposées dans la fabrication de pièces en série: la cémentation et le durcissement par induction. Une comparaison des deux méthodes de durcissement de pièces démontre les différences et les avantages respectifs. 

Cémentation vs durcissement par induction – une comparaison des deux méthodes de durcissement

Lors de la comparaison des deux méthodes de durcissement (ici, le durcissement est expliqué de manière générale: Durcissement) de pièces en acier, la première différence notable est la manipulation des pièces selon les méthodes. Alors qu’un nombre élevé de pièces est traité simultanément lors de la cémentation, le durcissement par induction se focalise sur la pièce isolée. Lors du durcissement par induction, le traitement s’effectue pièce par pièce, alors que la cémentation s’effectue plutôt lot par lot.

Ce fait a évidemment un impact sur la fabrication. Alors que la cémentation impose une logistique des pièces puisqu’il est nécessaire de les transporter entre la ligne de fabrication et le poste de durcissement, le durcissement par induction peut être effectué directement dans la ligne de fabrication et dans le cycle de fabrication correspondant à l’aide de la machine de durcissement adaptée (par ex. la gamme MIND).

La cémentation en détail

La cémentation s’effectue, comme cela a déjà été montré, lot par lot. L’objectif est le durcissement superficiel des pièces comme lors du durcissement par induction.

Lors de la cémentation, le durcissement est effectué par la "carburation" des pièces. À cet effet, l’acier est chauffé à 880 °C afin d’atteindre l’état austénitique. Du carbone en provenance d’un fluide riche en carbone est alors transféré à la pièce en passant par la superficie du matériau. Grâce à la diffusion, la superficie de la pièce reçoit plus de carbone, alors que la densité de carbone reste pratiquement constante vers le centre.

L’apport du carbone est suivi du durcissement. La pénétration du carbone est cruciale pour le degré de dureté et la profondeur de dureté dans la pièce. Le durcissement, c’est-à-dire le degré de dureté et la profondeur de dureté, est défini par la profondeur de carburation, la capacité d'assimilation et par conséquent l’aptitude au durcissement de l’acier ainsi que le refroidissement. La règle est que plus le taux de carbone est élevé dans une partie de la pièce, meilleure est la qualité de durcissement dans cette partie.

Le durcissement est suivi du revenu (en savoir plus ici: Revenu) afin de rendre à la pièce une partie de son aptitude à la déformation plastique. Le but de chaque opération de durcissement est d’une part de doter la superficie d’une résistance mécanique et d’autre part de doter la pièce de suffisamment d’élasticité afin de détourner des sollicitations mécaniques sans être endommagée.

En principe, la cémentation offre deux possibilités permettant d’exercer un impact sur la profondeur de durcissement. D’une part l’impact sur l’échauffement de la pièce, par exemple en appliquant des pâtes spécifiques empêchant l’échauffement à certains endroits et d’autre part l’impact sur le refroidissement en ne trempant par exemple que certaines parties de la pièce dans le bain de refroidissement. Les deux méthodes ont en commun que les résultats ne sont pas très précis et que la reproductibilité est liée à une large plage de tolérances. Le durcissement par induction est tout le contraire.

Cémentation vs durcissement par induction

Le durcissement par induction considéré en détail

Comme cela a déjà été décrit, lors du durcissement par induction, chaque pièce est traitée séparément. C’est-à-dire que chaque pièce est chauffée, refroidie et si nécessaire revenue séparément.  (Ici se trouve une description générale du durcissement par induction: LIEN)

En dehors de la possibilité d’intégration dans une ligne de fabrication, l’avantage principal du durcissement par induction est le contrôle précis et la reproductibilité des résultats de durcissement.
À cet effet, l’ensemble de l’opération de durcissement, c’est-à-dire l’ensemble du processus, la bobine d’induction, l’énergie apportée, la fréquence, les opérations de refroidissement et de revenu, est adapté de manière spécifique à la pièce correspondante. Même dans le cas de pièces d’une géométrie complexe, de très bons résultats de durcissement sont possibles.

Quel procédé de durcissement est le plus adapté ?

Le choix du procédé de durcissement dépend finalement de différents facteurs. Les deux procédés, aussi bien la cémentation que le durcissement par induction, ont des avantages et des inconvénients.
En considérant la fabrication en série de pièces au niveau des moyennes et grandes séries, le durcissement par induction offre plusieurs avantages:

  1. En disposant de la machine de durcissement adaptée, le durcissement par induction peut être intégralement intégré dans la fabrication en ligne et dans le cycle de la ligne. Il devient ainsi automatique.
  2. Les résultats de durcissement du durcissement par induction sont reproductibles contribuant à un niveau de qualité de fabrication constant et élevé. 
  3. De ce fait, le coût de la pièce diminue de manière significative.

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