Fiat 500 Gearbox Project ENSAM

Réalisation de la CFAO (réalisation du programme d’usinage) avant tournage

La mise en position de la pièce dans la contrepointe et le mord. Tournage après CFAO sur le SL10

Les porte-clefs Fiat 500 sont en cours de réalisation pour remercier les généreux donateurs et les personnes qui contribuent au projet

Et voici les résultats de l’étincelage. Très surprenant et pourtant cela démontre un acier très bas de gamme...

Retrouvez nous demain pour de nouvelles découvertes...

Fiat 500 Gearbox Project ENSAM updated their website address.

Nous pouvons maintenant envisager de tourner un nouvel arbre en frettant les pignons hélicoïdaux que nous avons récupérés de l'ancien arbre. Pour ce faire nous allons choisir entre un 42CrMo4 ou un 35CD4. La suite très prochainement...

Après la réalisation d’un poli miroir sur un échantillon de l’arbre, nous l’envoyons au centre des Arts et Métiers de Metz pour réaliser une analyse par étincelage. Cette analyse nous donnera la composition exacte de l’alliage ainsi que son taux de carbone. Pour la réalisation de l’étincelage (réalisation d’une étincelle électrique sous atmosphère inerte et analyse des poudres produites) il faut une surface d’au moins 2 centimètres carrés.

L’échantillon est arrivé aujourd’hui à Metz les résultats devraient parvenir la semaine prochaine nous vous tenons informé !

Retournons désormais sur la loupe binoculaire pour voir la microstructure de notre acier et surtout quel traitement de surface a été employé et à quelle profondeur.

Les résultats de cette analyse sont à la fois surprenants et intéressants ! Notre acier se trouve sous phase martensite de manière homogène dans toute la pièce, cela implique donc que la pièce n'a pas subi de revenu (recuit après la trempe). Nous pouvons également relever un "trait" blanc en surface de denture, ce qui nous laisserait penser à un traitement de nitruration (à confirmer par la suite...).

Voici deux livres particulièrement intéressants, l’un pour la restauration d’une ancienne face aux différents problèmes, et l’autre pour l’histoire assez intéressante de notre mythique 500.

Il est désormais temps pour nous de découper le pignon ainsi que l'arbre pour pouvoir analyser la microstructure de l'acier mais également déterminer la profondeur de traitement de surface et sa nature.
Au vu de sa grande dureté nous avons utilisé des disques avec des diamants pour pouvoir couper, en sachant que la coupe se fait à l'eau pour ne pas chauffer localement la pièce et en changer sa microstructure...

Nous avons ensuite procédé à la reconception des pièces défectueuses sur Catia V5 et avons imprimé l'arbre et le pignon baladeur en 3D pour avoir un premier prototype. Voici l'impression du pignon :p (remplissage à 10%)

Grâce aux dons des différentes personnes qui ont soutenues notre projet, et que nous tenons à remercier tout particulièrement, nous allons pouvoir réaliser différentes analyses, comme l'analyse par étincelage au centre des Arts et Métiers de Metz, l'analyse de la microstructure qui était un essai destructif et imposait donc d'acheter un arbre pouvant être découpé, et enfin la réalisation par la suite d'un nouvel arbre avec frettage des pignons et nitruration ou cémentation en surface.

Merci à vous, et pour ceux qui souhaitent nous soutenir pour l'achat éventuels d'outils qui coûtent assez cher et que nous n'avions pas prévu dans notre budget de départ, voici le lien de notre collecte et de la présentation plus sommaire de notre projet :

https://www.lepotcommun.fr/pot/t7qb79xk

Le pot commun.fr : Pour la mythique Fiat 500 Bonjour à tous, Je pense que tout le monde connaît la mythique Fiat 500, cette voiture emblématique des années 60/70, que chacun a su nommer le pot de yaourt. Je suis l'heureux propriétaire d'un modèle F de 1965 que j'ai entièrement restauré avec mon père qui est mécanicien automobile...

En attendant d'analyser la microstructure et d'envoyer la pièce pour analyse à l'étincelage, nous avons récupéré l'huile qui était présente dans la boîte de vitesse et avons réalisé une analyse avec le viscosimètre de Couette pour déterminer son grade et vérifier si elle présentait les caractéristiques données par le constructeur.

Suite à cette analyse, l'huile qui avait été utilisée est de la 80W140, or Fiat préconise de la 80W90... L'huile n'est donc pas la bonne mais son comportement rhéofluidifiant est cohérent avec celle préconisée.

Nous connaissons la dureté de notre acier, mais sa teneur en carbone reste inconnue. Nous allons donc essayer de la déterminer grâce au microscope électronique à balayage, mais cela n'est pas certain.

Après avoir passé notre pièce au MEB nous avons seulement obtenu les éléments présents dans notre acier, mais nous ne pouvons pas les quantifier, il faudra donc réaliser par la suite une analyse par étincelage.

Nous avons donc un acier allié au chrome !

Les défauts et écaillages (pitting, fretting...) étant visibles à l'oeil, nous avons décidé de passer le pignon à la loupe binoculaire pour pouvoir obtenir les dimensions de ces défauts, et avons pu remarquer que leur taille était relativement importante, justifiant d'une pression de Hertz trop élevée !

Nous avons commencé par réaliser des mesures de dureté Vickers.
La mesure de dureté Vickers se fait avec une pointe pyramidale normalisée en diamant de base carrée et d'angle au sommet entre faces égal à 136°. L'empreinte a donc la forme d'un carré ; on mesure les deux diagonales d1 et d2 de ce carré à l'aide d'un appareil optique. On obtient la valeur d en effectuant la moyenne de d1 et d2. C'est d qui sera utilisé pour le calcul de la dureté. La force et la durée de l'appui sont également normalisées.

Nous trouvons une dureté en surface moyenne d'environ 900HV ce qui est relativement important pour acier, nous sommes désormais sûr qu'un traitement de surface a été réalisé, nous devrons donc déterminer par la suite s'il s'agit d'une cémentation ou d'une nitruration...

Après avoir coupé l'arbre en deux nous avons pu prélever un échantillon et par conséquent mesurer la dureté à cœur et donc la dureté de l'acier sans traitement. Pour ce faire, nous avons préparé l’échantillon en l'enrobant et en le ponçant progressivement jusqu’à une valeur de grain de 2400 puis nous l'avons passé à la polisseuse à grains diamantés. Reste ensuite à passé l’échantillon à l'éthanol et voilà...
Nous avons obtenu une dureté de 480HV à cœur, nous verrons par la suite pourquoi.

Il est désormais temps de passer à l'analyse des pièces défectueuses. Nos analyses consisteront à passer nos pièces au microscope électronique à balayage (MEB), couper notre arbre pour étudier la microstructure de l'acier ainsi que la détermination du traitement de surface appliqué, et enfin à réaliser des mesures de dureté Vickers.

Nous allons réaliser tous ces tests par la suite.

Nous pouvons désormais passer au calcul des modules et des déports des différents pignons. Pour cela nous avons tout d'abord besoin de connaître les valeurs exactes des entraxes et nous avons donc utilisé une machine de mesure tridimensionnelle (MMT). Une fois les entraxes obtenus, nous avons calculé les différents modules et déports à partir des abaques de Kdents (mesure de la largeur sur plusieurs dents en se plaçant en tangence).

Nous avons finalement trouvé que le deport sur la première était de 1,69mm , ce qui est relativement important et par conséquent peut introduire des "claquements" au niveau des dents et donc une usure prématurée. Cela peut également provoquer un bruit d'engrenage lorsque l'on roule en première !

En observant les pignons, nous avons pu remarquer que le pignon baladeur ne portait que sur la moitié du pignon de l'arbre, or si nous pouvions augmenter cette largeur de contact au niveau de l'engrènement alors, nous pourrions réduire la pression de contact (Hertz) et par conséquent éviter certains effets négatifs tels que le pitting (écaillage des pignons) ou encore le matage (déformation de la matière).

Nous avons pour cela réalisé une schéma cinématique de la boite de vitesse. Nous avons regardé s'il était possible d'augmenter la course du pignon, mais cela s'avère impossible car il n'y a pas la place, et augmenter la largeur du baladeur est également impossible. L'espace de la boîte a été optimisé au millimètre, il nous faudra donc trouver une autre solution pour diminuer cette pression de Hertz...

Pour commencer notre étude, nous avons tout d'abord réalisé un diagramme en arrêtes de poisson pour mettre en exergue les différents éléments qui pourraient être à l'origine de l'usure prématurée de l’engrènement de l'arbre primaire !

Les boîtes de vitesse de Fiat 126 sont prisées des collectionneurs pour être montées sur les Fiat 500. En effet, ces boîtes de vitesse sont synchronisées et sont donc plus appréciées que les boîtes non synchronisées (les vitesses ne craquent plus). Etant donné que l’usine Fiat ne produit plus les pièces de Fiat 126, celles-ci sont devenues très recherchées. En plus d’être rares, ces boîtes de vitesse sont souvent en mauvais état, particulièrement l’arbre de première et de marche arrière qui est très souvent usé au point de ne plus engrener.

Nous chercherons à travers ce projet à déterminer les causes de l’usure prématurée, et ce qui pourrait être réalisé pour éviter ces défaillances.

Hey ! Bienvenue sur cette page Facebook présentant notre projet d'étude dans le cadre de nos études d'ingénieurs à l'école des Arts et Métiers Paristech. Nous avons pour but de reconcevoir et de produire des pièces automobiles pour régler les problèmes d'usure prématurée sur la mythique Fiat 500 !