Quels sont les problèmes liés aux matériaux traditionnels pour la fabrication d’engrenages ?
Matériaux en acier au carbone/acier allié
Premièrement, l'acier au carbone/l'acier allié, en tant que matériau d'engrenage le plus largement utilisé, offre une résistance et une capacité de charge élevées, mais sa résistance à la corrosion est faible. Les engrenages en acier au carbone/acier allié s'oxyderont et rouilleront rapidement dans des environnements présentant des niveaux élevés d'humidité et de pulvérisation de produits chimiques, entraînant une série de problèmes tels qu'une précision de transmission réduite, une résistance réduite des engrenages et une contamination.
La solution réside dans le traitement de surface, généralement par galvanisation, chromage ou autre revêtement spécial. Bien que cette approche soit efficace, elle ne fournit pas de performances à long terme-en raison du risque inévitable d'usure du revêtement, de contamination et de défaillance du revêtement due aux rayures.
Engrenages en plastique
Les engrenages en plastique (tels que le nylon et le POM) offrent une résistance élevée à la corrosion, mais leur capacité de charge, leur stabilité thermique, leur précision dimensionnelle et la résistance de leurs matériaux sont bien inférieures à celles des engrenages en métal.
Quelle est la solution ultime ?
Engrenages en acier inoxydable
Contrairement aux engrenages en acier au carbone, en acier allié ou en plastique, la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable est inhérente au matériau lui-même. Il contient du chrome qui réagit avec l'oxygène à la surface de l'acier pour former un film de passivation extrêmement dense, stable et invisible (Remarque 1). Même si ce film est rayé, il s'oxyde rapidement et forme un nouveau film de passivation, ce qui signifie que les engrenages en acier inoxydable offrent une protection permanente contre la rouille.
Au-delà du film protecteur, les engrenages en acier inoxydable répondent aux normes d'hygiène-de qualité alimentaire. Leur surface lisse et sans couture est imperméable à la croissance bactérienne et résiste à la corrosion causée par divers agents de nettoyage et désinfectants. De nombreux équipements de transformation des aliments utilisent ce matériau.
Enfin, êtes-vous préoccupé par la solidité des engrenages en acier inoxydable ? Pensez-vous qu'ils ne répondent pas à vos exigences ? Cette préoccupation est inutile. Les engrenages en acier inoxydable peuvent être fabriqués en utilisant différentes qualités et traitements thermiques, tels que l'acier inoxydable austénitique (tel que les engrenages SUS304) ou l'acier inoxydable martensitique (tel que les engrenages en acier inoxydable 420), pour répondre aux exigences de charge élevées-.
Alors, comment sélectionner correctement les engrenages en acier inoxydable ?
Tableau de comparaison des matériaux courants pour les engrenages en acier inoxydable
| Qualité du matériau | Avantages principaux | Principaux scénarios d'application | Remarques |
|---|---|---|---|
| Engrenage en acier inoxydable 304 | Meilleures performances globales, rentabilité élevée-, résistance à la plupart des corrosions atmosphériques et chimiques | Engrenages pour machines alimentaires, équipements d'emballage, machines pharmaceutiques et environnements humides en général | Non résistant à la corrosion par les chlorures (par exemple, eau de mer, brouillard salin) |
| Engrenage en acier inoxydable 316 | Excellente résistance aux chlorures et à la corrosion acide (grâce à l'ajout de molybdène) | Pompes chimiques, équipements marins, engrenages résistants à l'eau de mer-, équipements extérieurs dans les zones côtières | Coût plus élevé que le 304, résistance légèrement inférieure |
| Engrenage en acier inoxydable 420 | Engrenage-traitable thermiquement, haute dureté et résistant à l'usure-résistant | Occasions nécessitant à la fois une résistance à la corrosion, une résistance élevée et une dureté élevée, telles que les vannes, les arbres de pompe et les transmissions à charge élevée- | La résistance à la corrosion est légèrement inférieure à celle de la série 300 et doit être utilisée dans un état passivé |
L'impact des tolérances sur les engrenages en acier inoxydable
La sélection des matériaux est la première étape. En tant que composants de transmission de précision, les engrenages nécessitent une attention critique en matière de précision de fabrication. Vous trouverez ci-dessous une liste des différences directes entre les différents degrés de précision.
| Niveau de précision | Bruit de transmission | Efficacité de transmission | Durée de vie prévue | Champs applicables |
|---|---|---|---|---|
| ISO/DIN 5-6 | Extrêmement faible | Très élevé | Très longtemps | Instruments de précision, robots, aérospatiale |
| ISO/DIN 7-8 | Relativement faible | Relativement élevé | Relativement long | Machines industrielles générales, automobiles |
| ISO/DIN 9-10 | Moyenne | Moyenne | Moyenne | Machines agricoles, transmission à faible-vitesse |
La sélection d'un fournisseur doté de capacités d'usinage avancées (telles que le parage CNC (Remarque 2)) et d'un contrôle qualité rigoureux est le seul moyen de garantir que vous recevez des engrenages en acier inoxydable de véritable-précision.
Lors de l'évaluation des coûts d'un projet, il suffit de comparer le prix d'achat duengrenages en acier inoxydableavec des engrenages conventionnels est incomplet. Nous devons également prendre en compte divers facteurs, tels que la maintenance, les coûts des temps d'arrêt et le remplacement des composants.
Remarques
Film de passivation :Il s'agit d'une couche protectrice microscopique, dense et bien adhérée d'oxyde riche en chrome - formée sur la surface du métal par la réaction du chrome de l'acier inoxydable avec des oxydants. Ce film est inerte et prévient efficacement la corrosion.
Skiving :Un processus de finition d'engrenages très efficace et de haute-précision, particulièrement adapté au durcissement des engrenages internes et de certains engrenages externes. Il effectue à la fois l'ébauche et la finition en une seule opération, obtenant ainsi une excellente qualité de surface et une excellente précision de profil.
Littérature faisant autorité et lectures complémentaires
ASM International, "Corrosion of Stainless Steels" : une ressource définitive pour-une compréhension approfondie des mécanismes de corrosion de l'acier inoxydable.
ISO 1328-1:2013, « Engrenages cylindriques - Système ISO de classification des tolérances de flanc » : le document standard officiel pour les classes de précision des engrenages.
Gear Technology Magazine, « Le magazine de l'industrie des engrenages » : accédez à la publication leader du secteur sur les dernières technologies en matière de conception, de fabrication et d'applications d'engrenages.