Modélisation de la rugosité et de la dureté de surface par la méthodologie de surface de réponse de l’acier S 355 J0 traité par galetage

Abstract

Le galetage est un procédé de formage à froid par déformation plastique superficielle qui modifie les propriétés de base des couches superficielles du matériau. Dans ce présent travail, le procédé a été appliqué sur l’acier S 355 J0 au moyen d’un dispositif spécialement conçu et fabriqué à cet effet. Les résultats expérimentaux ont révélé que l’avance, la force de galetage et la vitesse de rotation sont les paramètres les plus significatifs sur la rugosité de surface. Le nombre de passes vient s’ajouter aux autres paramètres de galetage qui influence d’une façon significative la dureté. Une rugosité (Ra) de tournage de 2,5 μm a été réduite à 0,15 μm alors qu’une dureté de 176 HV a été augmentée à 226 HV. Un modèle mathématique à été entrepris à partir d’une étude statistique basée sur la méthodologie de surface de réponse en utilisant un plan d’expériences composite centré rotatable de deuxième ordre de Box Hunter pour prédire la rugosité et la dureté des couches superficielles en fonction des paramètres de galetage. Les modèles validés avec un coefficient de détermination R² de 93,1% pour la rugosité et R² de 89,8% pour la dureté sont en bonne corrélation avec les résultats expérimentaux.

Mots clés: Acier S 355 J0 - Galetage – Rugosité - Dureté - Méthodologie de surface de réponse

English Title: Modeling of surface roughness and hardness by using response surface methodology of rolled burnished steel S 355 J0

English Abstract

Burnishing is a cold working process with superficial plastic deformation that changes the basic properties of the surface layers of the material. In this work the process was applied on steel S355J0 by means of a device specially designed and manufactured for this purpose. The experimental results indicate that feed, burnishing force and speed are the most important and significant parameters to improve roughness surface. The number of passes is in addition to other parameters of burnishing has a significant effect on the hardness. The turning surface roughness about 2.5 μm was decreased to 0.15 μm after burnishing, while the hardness about 176 HV was increased to 226 HV. Statistically based on experimental design (response surface methodology) using central composite second-order rotatable design was used to establish a mathematical models for predicting the relationship between surface roughness and microhardness characterizing the superficial layers of the material and the four roller-burnishing parameters. The validated models with coefficient of determination R² = 93.1% for surface roughness and R² = 89.8% ² for hardness, seem correlate well with the experimental results.

Keywords: Steel S355J0 - Roller-burnishing - Surface roughness - Superficial hardness - Response surface methodology