Trouver le matériau idéal pour les engrenages

Lors de la conception et de la fabrication d’engrenages, les matériaux utilisés dépendront du type d’équipement fabriqué ainsi que de la manière et de l’endroit où il sera utilisé.

Il existe de nombreux types de matières premières couramment utilisées dans les structures d’engrenages, et chaque matériau possède ses meilleures propriétés mécaniques et constitue le meilleur choix.Les principales catégories de matériaux sont les alliages de cuivre, les alliages de fer, les alliages d’aluminium et les thermoplastiques.

1. Alliages de cuivre

⚙️Quandconcevoir un engrenagequi va être soumis à un environnement corrosif ou doit être non magnétique, un alliage de cuivre est généralement le meilleur choix.

⚙️Les trois alliages de cuivre les plus couramment utilisés dans les engrenages sont le laiton, le bronze phosphoreux et le bronze d'aluminium.

⚙️Les engrenages généralement en alliage de laiton sontengrenages droitset des racks et seront utilisés dans des environnements à faible charge.

⚙️Le bronze phosphoreux améliore la résistance à l'usure et la rigidité de l'alliage. Une résistance plus élevée à la corrosion et à l’usure fait des alliages de bronze phosphoreux un excellent choix pour les composants d’entraînement à friction élevée. Exemple:engrenage à vis sans fin

⚙️Le bronze d'aluminium est le troisième alliage de cuivre utilisé dans les engrenages. Les alliages de bronze d'aluminium ont une résistance à l'usure plus élevée que les alliages de bronze au phosphore et ont également une résistance supérieure à la corrosion. Les engrenages typiques produits à partir d'alliages de bronze d'aluminium comprennent les engrenages hélicoïdaux croisés (engrenages hélicoïdaux) et les engrenages à vis sans fin.

2. Alliages de fer

⚙️Quand unconception des engrenagesnécessite une résistance matérielle supérieure, les alliages de fer sont le meilleur choix. Sous sa forme brute, la fonte grise peut être coulée et usinée pour fabriquer des engrenages.

⚙️Il existe quatre principales désignations d'alliage d'acier : l'acier au carbone, l'acier allié, l'acier inoxydable et l'acier à outils. Les alliages d'acier au carbone sont utilisés pour presque tous les types d'engrenages car ils sont faciles à usiner, ils ont une bonne résistance à l'usure, ils peuvent être trempés, ils sont largement disponibles et ils sont relativement peu coûteux.

⚙️Les alliages d'acier au carbone peuvent être classés en acier doux, acier à moyenne teneur en carbone et acier à haute teneur en carbone. Les alliages d'acier doux ont une teneur en carbone inférieure à 0,30 %. Les alliages d'acier à haute teneur en carbone ont une teneur en carbone supérieure à 0,60 %, et les aciers à teneur moyenne se situent entre les deux. Ces aciers sont un bon choix pourengrenages droits, engrenages hélicoïdaux, crémaillères,engrenages coniques et vis sans fin.

3. Alliages d'aluminium

⚙️Les alliages d'aluminium sont une bonne alternative aux alliages de fer dans les applications qui nécessitent un rapport résistance/poids élevé. Une finition de surface connue sous le nom de passivation protège les alliages d'aluminium de l'oxydation et de la corrosion.

⚙️Les alliages d'aluminium ne peuvent pas être utilisés dans des environnements à haute température car ils commencent à se déformer à 400°F. Les alliages d'aluminium couramment utilisés dans les engrenages sont les 2024, 6061 et 7075.

⚙️Ces trois alliages d'aluminium peuvent être traités thermiquement pour améliorer leur dureté. Les engrenages en alliages d'aluminium comprennentengrenages droits, engrenages hélicoïdaux, engrenages coniques à dents droiteset les crémaillères.

4. Thermoplastiques

⚙️Les thermoplastiques sont le meilleur choix pour les engrenages où le poids est le critère le plus important. Les engrenages en plastique peuvent être usinés comme des engrenages métalliques ; cependant, certains thermoplastiques sont mieux adaptés à la fabrication par moulage par injection. L’acétal est l’un des thermoplastiques moulés par injection les plus courants. Ce matériau est également connu sous le nom de (POM). Les engrenages peuvent être fabriqués à partir de l’un ou l’autre polymère. Ceux-ci peuvent êtreengrenages droits, engrenages hélicoïdaux, roues à vis sans fin, engrenages coniqueset les crémaillères.