1. Types de matériaux pour engrenages

Acier

L'acier est le matériau le plus couramment utilisé dansfabrication d'engrenages Grâce à son excellente résistance, sa ténacité et sa résistance à l'usure, l'acier se décline en différents types :

• Acier au carboneContient une quantité modérée de carbone pour une résistance accrue tout en restant abordable. Couramment utilisé dans les applications à charge faible à moyenne.
• Acier alliéAllié à des éléments tels que le chrome, le molybdène et le nickel pour une meilleure résistance à la corrosion, une dureté accrue et une durabilité optimale. Idéal pour les engrenages industriels à usage intensif.
• Acier inoxydableReconnu pour sa résistance à la corrosion, il convient aux environnements exposés à l'humidité ou aux produits chimiques. On le trouve couramment dans les machines de transformation alimentaire ou pharmaceutique.

ApplicationsMachines industrielles, transmissions automobiles, équipements lourds.

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Fonte

La fonte offre une bonne résistance à l'usure et de bonnes propriétés d'amortissement des vibrations, bien qu'elle soit fragile et ne convienne pas aux applications soumises à des charges d'impact élevées.

• Fonte griseUtilisé pour les engrenages nécessitant une réduction des vibrations et un contrôle du bruit.
• Fer ductile: Possède une meilleure résistance à la traction que la fonte grise, convient aux charges modérées.

ApplicationsBoîtes de vitesses pour pompes, compresseurs et équipements agricoles.

Laiton et bronze

Ces matériaux offrent un faible coefficient de frottement et une bonne résistance à la corrosion, ce qui les rend idéaux pour des applications spécifiques. Ils possèdent également des propriétés autolubrifiantes, minimisant ainsi le besoin de lubrification externe.

• Engrenages en bronzeUtilisés dans les engrenages à vis sans fin en raison de leur excellente résistance à l'usure.
• Engrenages en laitonLéger et résistant à la corrosion, il est utilisé dans les petites machines et les applications marines.

Applications: Engrenages à vis sans fin, équipements marins et petits appareils.

2. Procédés de traitement thermique dans la fabrication des engrenages

Le traitement thermique est un procédé essentiel dans la fabrication des engrenages ; il améliore la dureté, la résistance et la tenue à l’usure. Différents traitements thermiques sont appliqués en fonction du matériau et des exigences de l’application : cémentation, trempe par induction, trempe à la flamme, nitruration, trempe, etc.

2.1 Cémentation (Trempe superficielle)

La cémentation consiste à introduire du carbone à la surface des engrenages en acier à faible teneur en carbone. Après cémentation, l'engrenage est trempé afin de former une couche externe dure tout en conservant un noyau résistant.

• ProcessusL'équipement est chauffé dans un environnement riche en carbone, puis trempé.
• Avantages: Dureté superficielle élevée et excellente ténacité à cœur.
• ApplicationsEngrenages automobiles, machines industrielles, équipements miniers.

2.2 Nitruration

La nitruration consiste à introduire de l'azote à la surface de l'acier allié, créant ainsi une couche dure et résistante à l'usure sans nécessiter de trempe.

• ProcessusL'équipement est chauffé dans une atmosphère riche en azote à des températures relativement basses.
• AvantagesAucune déformation n'est constatée durant le processus, ce qui le rend idéal pour les engrenages de précision.
• ApplicationsEngrenages aérospatiaux, composants automobiles haute performance et machines de précision.

2.3 Trempe par induction

Le durcissement par induction est un traitement thermique localisé où des zones spécifiques de l'engrenage sont chauffées rapidement à l'aide de bobines d'induction, puis trempées.

• ProcessusLes champs électromagnétiques à haute fréquence chauffent la surface de l'engrenage, suivis d'un refroidissement rapide.
• Avantages: Apporte la dureté nécessaire là où c'est nécessaire tout en conservant la ténacité du noyau.
• Applications: Engrenages de grande taille utilisés dans les machines lourdes et les équipements miniers.

2.4 Trempe

Le revenu est effectué après la trempe pour réduire la fragilité des engrenages trempés et soulager les contraintes internes.

• ProcessusLes engrenages sont réchauffés à une température modérée puis refroidis lentement.
• AvantagesAméliore la résistance et réduit les risques de fissures.
• ApplicationsEngrenages nécessitant un équilibre entre résistance et ductilité.

Grenaillage 2.5

Le grenaillage est un traitement de surface qui augmente la résistance à la fatigue des engrenages. Ce procédé consiste à projeter de petites billes de métal sur la surface de l'engrenage afin de créer des contraintes de compression.

• ProcessusDes billes ou des grenailles d'acier sont projetées à grande vitesse sur la surface de l'engrenage.
• AvantagesAméliore la résistance à la fatigue et réduit le risque de fissures.
• ApplicationsEngrenages utilisés dans les applications aérospatiales et automobiles.

Le choix du matériau d'engrenage approprié et l'application du traitement thermique adéquat sont des étapes essentielles pour garantir le bon fonctionnement des engrenages dans différentes conditions.Acierreste le choix privilégié pour les engrenages industriels, grâce à sa robustesse et sa polyvalence, souvent associé àcémentation or trempe par inductionpour une durabilité accrue.Fonteoffre un bon amortissement des vibrations,laiton et bronzesont idéaux pour les applications à faible friction

Les traitements thermiques commenitruration, tremper, etgrenaillageIl est possible d'améliorer encore les performances des engrenages en augmentant leur dureté, en réduisant l'usure et en accroissant leur résistance à la fatigue. La connaissance des propriétés des différents matériaux et traitements thermiques permet aux fabricants d'optimiser la conception des engrenages afin de répondre aux exigences spécifiques des divers secteurs industriels.