Dans les équipements industriels modernes, le processus de fabrication des pièces métalliques subit une mise à niveau révolutionnaire. En tant que représentant typique, les engrenages de métallurgie des poudres ont été largement utilisés dans les appareils électroménagers, les automobiles, les machines de construction et d'autres domaines.
Cet article prendra comme exemple l’équipement à rouleaux pour analyser les principes scientifiques et les applications concrètes de cette technologie. 1. Principe de fabrication de la métallurgie des poudres La métallurgie des poudres est un processus de fabrication de pièces par pressage de poudre métallique et frittage à haute température, et son histoire remonte à la production de fil de tungstène en 1909.
Par rapport au traitement de coupe traditionnel, cette technologie peut réduire le processus de fabrication des engrenages de 12 à 6 à 8 passes, augmenter le taux d'utilisation des matériaux à 85 % à 95 % et réduire considérablement la consommation d'énergie. Les engrenages des équipements de tambour sont principalement constitués de poudre à base de fer (ajoutant 1 à 3 % de cuivre, de nickel et d'autres éléments), moulés sous une pression de 400 à 800 MPa et frittés dans une atmosphère protectrice d'environ 1 120 °C. La densité du produit fini peut atteindre 6,8-7,2 g/cm³ (la densité théorique du fer pur est de 7,87 g/cm³) et la précision de la forme des dents répond à la norme ISO 8-9, ce qui équivaut au contrôle de tolérance d'une seule dent dans la plage de 20 à 40 μm. 2. Adaptabilité technique des équipements à tambour La structure poreuse des engrenages de métallurgie des poudres (porosité 5 % à 15 %) présente l'avantage du stockage naturel du pétrole.
Les données expérimentales montrent que dans le système d'entraînement du tambour de la machine à laver, avec traitement des infiltrations de cuivre ou d'huile, l'engrenage fonctionne en continu pendant 8 000 heures à 1 500 tr/min et que l'usure peut être contrôlée à 0,15 mm près. Cette fonctionnalité le rend excellent dans des conditions de démarrage et d’arrêt fréquentes. Les applications industrielles accordent davantage d’attention à l’optimisation des performances des matériaux. Dans le projet de transformation du système de transmission d'une cimenterie, l'engrenage de métallurgie des poudres utilisant un procédé de frittage spécial a une durée de vie 1,8 fois supérieure à celle des engrenages traditionnels à une température de fonctionnement de 70°C. L'analyse métallographique du matériau a montré que la distribution de diffusion interne du carbure atteignait HRC 20-45. 3. Spécifications d'utilisation et statut de l'industrie Les spécifications d'assemblage recommandent d'utiliser la correspondance de transition H7/k6 et l'interférence d'assemblage est contrôlée à 0,01-0,03 mm.
Lors de l'utilisation d'une huile synthétique pour engrenages de viscosité ISO VG68, des lubrifiants solides tels que le bisulfure de molybdène doivent être complétés régulièrement. Avertissement de panne Lorsque la température de la boîte de vitesses augmente de plus de 3 °C par rapport à la valeur de base, ou que la valeur d'accélération des vibrations dépasse 4 m/s², une maintenance préventive est recommandée. Selon les statistiques de la branche métallurgie des poudres de l'Association chinoise de l'acier, la production de pièces de métallurgie des poudres dans notre pays atteindra 800 000 tonnes en 2022, dont environ 35 % pour les produits d'engrenages.
Dans le domaine automobile, cette technologie a permis la production en série d'engrenages planétaires de boîtes de vitesses, et une marque allemande a réussi à augmenter la résistance à la fatigue des engrenages de 40 % grâce au processus de pressage par gradient. 4. Développement technologique et défis pratiques À l'heure actuelle, la technologie d'impression 3D métallique a commencé à être combinée avec la métallurgie des poudres, et des engrenages d'optimisation topologique ont été produits à l'essai en laboratoire, avec un effet de réduction de poids de 25 %. Cependant, en raison du coût des équipements et de la stabilité du processus, cette technologie n’a pas encore été appliquée à grande échelle. Les recherches industrielles montrent que les engrenages de métallurgie des poudres doivent toujours être utilisés conjointement avec les processus de forgeage traditionnels dans des scénarios extrêmement lourds (> 5 tonnes).
Cette technologie de fabrication, née il y a cent ans, continue d'évoluer dans un équilibre entre précision et résistance. Lorsque nous démontons l'équipement du tambour, les engrenages brillant d'un éclat métallique sont un microcosme de la fabrication industrielle moderne de précision.
