La fabrication de ressorts de qualité reste une opération délicate. En effet, pour s'adapter aux dispersions dans les propriétés des matériaux, le réglage des machines actuelles nécessite un grand savoir-faire de la part des opérateurs. Nous nous intéressons ci-après à la conception des ressorts fabriqués à froid qui est la plus répandue.
Le fil est livré aux fabricants de ressorts sous forme de bobines. Il y a de nombreuses manipulations à effectuer avant d’arriver au produit fini. Ces opérations peuvent pour la plupart être manuelles (on peut par exemple enrouler un fil autour d'un axe pour former le corps d'un ressort). Cependant, pour des raisons de productivité, la fabrication industrielle est essentiellement réalisée par des machines spécialisées.
Voici le principe de fonctionnement le plus courant d'une machine conçue pour fabriquer (à froid) les ressorts hélicoïdaux à fils ronds.
Machine à fabriquer les ressorts (SMI, Vanel)
Le fil venant de la bobine est mis en mouvement par les galets d'entraînement de la machine.
Bobine de fil
Tiré, il parcourt une première série de galets qui le redresse de manière à ce qu'il arrive vers la zone de déformation avec une géométrie bien régulière.
Galets pour redresser le fil
Après avoir traversé les galets d'entraînement, le fil est poussé dans la zone de déformation.
Galets d'entraînement
Dans cette zone, des obstacles sont successivement placés sur la trajectoire du fil de manière à le mettre en forme.
Zone de déformation
Pour que la géométrie du ressort soit bien régulière, le moment d'arrivée des outils est contrôlé par des cames ou par commande numérique. Ce type de machine permet de réaliser le corps du ressort ainsi que certaines extrémités. Une fois mis en forme, le ressort subit en général d'autres opérations.
A la sortie de la machine, on effectue souvent un traitement thermique de revenu pour éliminer les contraintes internes emmagasinées lors de la déformation plastique du fil. Ce revenu augmente aussi la limite élastique de certains matériaux. Pour cela, le ressort est placé dans un four à air dont la température est comprise entre 200°C et 480°C pendant une durée qui peut aller de 5 minutes à 4 heures. Lorsque les conditions de production le permettent, le four est directement placé après la machine. Les ressorts tombent directement sur un tapis roulant et traversent le four. La vitesse de déplacement du tapis est déterminée pour que les ressorts restent dans l'enceinte du four pendant le temps désiré.
Pour augmenter la résistance à la fatigue du ressort, on peut réaliser un grenaillage. Cette opération est un traitement mécanique de surface. On déforme plastiquement le matériau dans une couche superficielle en le martelant avec des billes projetées à grande vitesse. Pour que le grenaillage soit efficace, il faut qu'il soit régulier car la rupture du ressort intervient toujours dans la zone la plus faible. Les meilleurs résultats sont obtenus avec une grenaille homogène (en acier dur trempé et revenu dont la dureté doit être supérieure à celle des pièces traitées) projetée le plus perpendiculairement possible à la surface du ressort. Cette opération ne peut être effectuée que sur les ressorts qui ont un espace suffisant entre les spires.
On réalise aussi régulièrement des traitements anticorrosion en recouvrant la surface du ressort avec un matériau protecteur. C'est en principe la dernière étape de la fabrication du ressort. Celui-ci est ensuite contrôlé puis conditionné pour être livré. Le conditionnement et les procédures de contrôle sont définies pour chaque type de ressorts.