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Sur l’étape de précision de la transmission mécanique, les pignons jouent un rôle central avec leurs petits corps. Elles sont comme des notes dans un mouvement mécanique de précision, et chaque rotation et chaque morsure transmet avec précision puissance et mouvement. Cependant, derrière cette action mécanique apparemment simple, il y a une profonde perspicacité et une sélection précise de la science des matériaux. Aujourd’hui, l’équipe de Longsheng vous emmènera à travers le vaste monde de la science des matériaux, des matériaux métalliques traditionnels aux matériaux composites de pointe, et vous dévoilera le mystère de l’usinage des pignons un par un.

Qu’est-ce que l’usinage à pignon ?

La signification de l’usinage des pignons fait référence à l’utilisation de matières premières (généralement des métaux, tels que l’acier, la fonte, les alliages d’aluminium, etc.) à travers une série de processus d’usinage mécaniques, tels que la coupe, le meulage, le laminage, etc., pour produire avec précision des pignons qui répondent aux exigences de conception. processus. Le pignon est une partie importante du système de transmission mécanique. Il transmet le couple et le mouvement de rotation à travers l’engrènement entre les dents, et réalise la conversion et la transmission de l’énergie mécanique.

Quels sont les matériaux utilisés dans l’usinage des pignons ?

Il existe une variété de matériaux qui peuvent être utilisés pour produire des pignons dotés de ces propriétés clés. Vous trouverez ci-dessous un aperçu de chaque matériau et de ses avantages uniques.

Fonte

La fonte est un métal idéal pour la fabrication de pignons de précision en raison de son excellente résistance à l’usure. Il peut résister à une usure répétée et continue sans dommage. Un autre avantage majeur de ce matériau est qu’il peut facilement produire des pignons aux formes complexes et aux structures fines grâce aux méthodes de coulée. Bien que les pignons en fonte puissent produire des bruits relativement forts pendant le fonctionnement et avoir une rugosité de surface élevée, cela n’affecte pas leur application dans des domaines spécifiques. Ils sont généralement utilisés dans des applications moins axées sur le bon fonctionnement et plus axées sur la durabilité et la rentabilité, telles que la machinerie lourde, les équipements miniers, etc.

Acier

Les pignons en alliage d’acier sont favorisés pour leur haute résistance, grâce au processus de traitement thermique qu’ils subissent habituellement, ce qui améliore considérablement la ténacité et la dureté du pignon, en particulier dans la zone de la dent. Les pignons en alliage d’acier peuvent supporter des charges et des couples importants, ils sont donc largement utilisés dans divers systèmes de transmission. Parmi eux, l’acier au carbone est devenu le matériau privilégié pour la production de composants de pignons tels que les engrenages hélicoïdaux, les engrenages droits, les engrenages coniques, les engrenages à vis sans fin et les crémaillères en raison de ses bonnes propriétés mécaniques et de ses propriétés de traitement. Ces composants de pignon sont largement utilisés dans l’automobile, les machines, l’aérospatiale et d’autres domaines, fournissant une transmission de puissance stable et fiable pour divers systèmes de transmission.

Laiton

Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc. Les fabricants peuvent utiliser différents alliages de laiton pour faire varier la quantité de zinc dans le métal. Le laiton à faible teneur en zinc est plus ductile que les autres matériaux, et la base en cuivre rend le métal antimicrobien et facile à usiner. Les pignons en laiton sont souvent utilisés dans les engrenages droits ou les crémaillères pour les applications à faible charge.

Bronze

En plus du laiton, d’autres alliages de cuivre comprennent le bronze d’aluminium et le bronze phosphoreux. Ces pignons amagnétiques sont les mieux adaptés aux environnements corrosifs.

Le bronze d’aluminium combine le cuivre, l’aluminium, le nickel, le fer et le manganèse. Cet alliage a une excellente résistance à l’usure et à la corrosion, de sorte qu’il peut être utilisé dans des environnements hautement corrosifs tels que l’eau salée, l’oxydation et l’exposition aux acides organiques. De plus, ils sont capables de résister à des environnements à forte charge, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans les engrenages à vis sans fin et hélicoïdaux.

Le bronze phosphoreux contient une combinaison de cuivre, d’étain et de phosphore. L’étain augmente la résistance de l’alliage et sa résistance à la corrosion, tandis que le phosphore augmente la rigidité et la résistance à l’usure de l’alliage. Par conséquent, les engrenages en bronze phosphoreux sont idéaux pour les environnements à fort frottement, en particulier les engrenages à vis sans fin, car le matériau résiste à la fois au frottement généré par la roue et à la dégradation causée par la lubrification.

Alliages d’aluminium

Les pignons à goupille en alliages d’aluminium ont un traitement de surface protecteur appelé passivation pour prévenir la corrosion et l’oxydation. Les alliages d’aluminium les plus couramment utilisés pour produire des pignons sont 2024, 6061 et 7075. Quelle que soit la nuance, tous les pignons en aluminium sont les mieux adaptés aux applications à basse à modérée température, car ils commencent à se dégrader à environ 400 °F.

Métaux en poudre

La poudre métallique est l’un des matériaux couramment utilisés dans le traitement des pignons, avec des avantages tels qu’une résistance élevée, une bonne résistance à l’usure et une forte plasticité. Les matériaux en poudre métallique courants comprennent la poudre de fer, la poudre d’acier, la poudre d’acier inoxydable, la poudre d’alliage, etc. La poudre métallique peut être transformée en pignons avec des formes et des propriétés spécifiques par le processus de métallurgie des poudres, comme les engrenages de métallurgie des poudres. Ce processus présente les avantages d’une efficacité de production élevée, d’un taux d’utilisation des matériaux élevé et d’un faible coût, il est donc largement utilisé dans l’usinage des pignons.

Thermoplastiques

Les thermoplastiques sont également l’un des matériaux couramment utilisés dans l’usinage des pignons, avec des avantages tels que la légèreté, le faible bruit et l’absence de lubrification. Les matériaux thermoplastiques courants comprennent le polyoxyméthylène (POM), le nylon, le poly(p-phénylène téréphtalamide) (PPA), le polymère à cristaux liquides (LCP), etc. Les thermoplastiques peuvent être transformés en pignons par des procédés de moulage tels que le moulage par injection et l’extrusion. Ces processus présentent les avantages d’une efficacité de production élevée, d’un faible coût et d’une production automatisée facile à réaliser. Dans le même temps, les thermoplastiques sont également recyclables et dégradables, répondant ainsi aux exigences de protection de l’environnement.

L’application de différents matériaux dans l’usinage des pignons

En tant que composant clé du système de transmission, le choix du matériau affecte directement les performances, la fiabilité et la durée de vie du système. Voici quelques exemples de la façon dont différents matériaux peuvent être utilisés dans l’usinage des pignons :

1. Industrie aérospatiale

Dans l’industrie aérospatiale, l’allègement est l’un des objectifs importants de la conception des transmissions. Par conséquent, les matériaux légers et à haute résistance tels que le titane et les composites en fibre de carbone sont largement utilisés dans la fabrication de pignons. Le titane a une excellente résistance à la corrosion et des propriétés à haute température, et est capable de résister à de lourdes charges et à un fonctionnement à grande vitesse dans des environnements extrêmes. Les composites en fibre de carbone, en revanche, réduisent considérablement la masse de la transmission et améliorent les performances globales grâce à leur résistance spécifique et à leur rigidité extrêmement élevées. L’utilisation de ces matériaux permet aux équipements aérospatiaux d’atteindre une utilisation plus efficace de l’énergie tout en maintenant des performances élevées.

2. Machines industrielles

Dans le domaine des machines industrielles, la sélection des matériaux pour les pignons se concentre principalement sur une résistance élevée, une résistance élevée à l’usure et une résistance à la corrosion. La fonte est souvent utilisée pour fabriquer des engrenages dans les systèmes de transmission à charge élevée en raison de ses bonnes performances de moulage et de sa résistance à l’usure. Ces engrenages doivent résister à des charges d’impact et à l’usure importantes, et la fonte peut offrir une bonne résistance à la fatigue et à l’usure. De plus, l’acier inoxydable est également largement utilisé dans les systèmes de transmission qui doivent résister à l’influence des environnements corrosifs en raison de son excellente résistance à la corrosion.

3. Industrie automobile

Dans l’industrie automobile, le choix du pignon est très important car il est directement lié à l’efficacité de la transmission, à l’économie de carburant et à la fiabilité de la voiture. En raison de sa haute résistance, de sa bonne résistance à l’usure et de sa ténacité, l’acier allié est souvent utilisé dans la fabrication d’engrenages ordinaires et d’engrenages d’arbre de transmission dans les systèmes de transmission automobile. Ces engrenages doivent résister à des couples et des vitesses élevés, tout en ayant une bonne résistance à la fatigue. De plus, avec le développement des tendances en matière d’allègement, les matériaux métalliques légers tels que les alliages d’aluminium sont progressivement utilisés dans la fabrication d’engrenages automobiles pour réduire le poids et la consommation de carburant de l’ensemble du véhicule.

4. Électronique grand public

Dans l’électronique grand public, les systèmes de transmission par engrenages des petits moteurs et des appareils ménagers nécessitent une petite taille, un poids léger et un faible bruit. Par conséquent, les pignons en plastique sont largement utilisés dans ces appareils en raison de leur légèreté, de leur faible coût, de leur facilité de traitement et de leur autolubrification. Les engrenages en plastique répondent non seulement aux besoins de miniaturisation et de légèreté, mais réduisent également le bruit et les vibrations grâce à une conception et une optimisation spéciales, et améliorent les performances globales de l’équipement.

Quels sont les principes de sélection des matériaux d’usinage des pignons ?

Lors de la sélection des matériaux pour les pignons, nous devons suivre les principes de base suivants afin d’assurer le meilleur équilibre entre les performances des pignons, le coût, l’efficacité de la production et la protection de l’environnement :

• Pour répondre aux exigences d’utilisation :Cela nous oblige à sélectionner soigneusement les matériaux en fonction des conditions de travail spécifiques du pignon, telles que la vitesse du pignon, la taille de la charge et l’environnement de travail (comme la température, l’humidité, les gaz corrosifs, etc.). Par exemple, pour les pignons fonctionnant à grande vitesse, nous devons choisir des matériaux ayant une excellente résistance à la fatigue et à l’usure ; Dans le cas de charges lourdes ou de chocs, la résistance et la ténacité du matériau deviennent les principales considérations.
• Économique et raisonnable :Sur le principe de s’assurer que les performances du pignon répondent aux exigences d’utilisation, nous devrions essayer de réduire le coût de fabrication pour améliorer la compétitivité du produit sur le marché. Il s’agit notamment de choisir des matériaux abordables et faciles à trouver, ainsi que d’optimiser la quantité de matériaux utilisés pour éviter les déchets inutiles.
• Facilité de mise en œuvre :Le choix de matériaux faciles à traiter et à former peut non seulement améliorer l’efficacité de la production, mais aussi réduire encore les coûts. Par exemple, certains matériaux peuvent avoir de bonnes propriétés de coupe, ce qui rend le processus d’usinage plus fluide pour les pignons, réduisant l’usure des outils et le temps d’usinage.
• Durabilité:Lors du choix du matériau de traitement des pignons, nous devons pleinement tenir compte de la protection de l’environnement et de la durabilité du matériau. Cela signifie que nous devons privilégier les matériaux qui ont un impact environnemental plus faible, tels que ceux qui sont recyclables, dégradables ou qui consomment moins d’énergie dans le processus de production. Cela contribue non seulement à réduire la pollution de l’environnement, mais favorise également le développement vert et la responsabilité sociale des entreprises.

Foire aux questions

1.Quels sont les matériaux utilisés dans le pignon ?

Les matériaux courants pour les pignons comprennent l’acier, la fonte, les métaux non ferreux (tels que les alliages de cuivre, les alliages d’aluminium, etc.) et les matériaux non métalliques (tels que les plastiques, le nylon, les résines, etc.). Le matériau spécifique à choisir dépend de facteurs tels que les conditions de travail, les exigences de performance et le coût du pignon.

2.Quels matériaux sont utilisés pour fabriquer des arbres ?

Les matériaux couramment utilisés pour les arbres comprennent l’acier, la fonte, les alliages d’aluminium et les matériaux non métalliques. Acier : haute résistance, dureté élevée, forte résistance à l’usure, adapté à la transmission d’arbre dans des conditions de travail difficiles telles qu’une charge lourde, une vitesse élevée, une température élevée, etc. Les aciers courants comprennent l’acier 45 #, l’acier 40Cr, etc. Fonte : faible coût, bonne résistance à l’usure, bonne résistance aux chocs, mais faible résistance, adaptée à la transmission par arbre dans des conditions telles que faible vitesse, faible charge et basse température. Les fontes courantes comprennent la fonte grise, la fonte ductile, etc. Alliage d’aluminium : léger, haute résistance, forte résistance à la corrosion, adapté à la transmission par arbre nécessitant une légèreté dans des conditions telles que haute vitesse, faible charge et basse température. Les alliages d’aluminium courants comprennent 6061-T6, 7075-T6, etc. Les matériaux non métalliques : tels que les matériaux composites en fibre de carbone, les céramiques, etc., présentent les avantages de la légèreté, de la dureté élevée, de la forte résistance à la corrosion et de la bonne résistance aux vibrations, mais le coût est élevé et il est facilement affecté par la dilatation thermique, et convient à la transmission par arbre avec des exigences spécifiques de haute performance.

3. Quels sont les matériaux de la crémaillère et du pignon ?

Le choix des matériaux de la crémaillère et du pignon est généralement similaire à celui des pignons et dépend également de facteurs tels que les conditions de travail, les exigences de performance et le coût. Les matériaux couramment utilisés comprennent l’acier, la fonte, les métaux non ferreux et les matériaux non métalliques.

4.Quels sont les 4 composants d’une crémaillère et d’un pignon ?

Les crémaillères et les pignons sont généralement composés des quatre parties principales suivantes : (1) Surface de la dent : la pièce clé de la crémaillère et du pignon, dont la forme et l’engrènement de la dent déterminent l’efficacité et la douceur de la transmission. (2) Jante : la partie du diamètre extérieur de la crémaillère et du pignon, généralement utilisée pour améliorer la rigidité et la capacité de charge de l’engrenage. (3) Moyeu : Pour le pignon, le moyeu est la partie principale de l’engrenage, généralement composé du corps du moyeu et du siège du roulement. (4) Autres pièces auxiliaires : telles que les roulements, les arbres, les joints, etc., ces pièces sont également cruciales pour la transmission des crémaillères et des pignons. Les roulements sont des composants importants qui soutiennent l’arbre de l’engrenage et réduisent l’influence des forces axiales et radiales sur l’engrenage ; l’arbre est la pièce qui relie le moyeu à engrenages et le dispositif de transmission, transmet la puissance et supporte les forces axiales et radiales ; Les joints sont utilisés pour empêcher les fuites de lubrifiant et les impuretés de pénétrer dans le système de transmission à engrenages.

Résumé

Les matériaux courants pour les pignons comprennent l’acier, la fonte, les métaux non ferreux (tels que les alliages de cuivre, les alliages d’aluminium, etc.) et les matériaux non métalliques (tels que les plastiques, le nylon, les résines, etc.). Le matériau spécifique à choisir dépend de facteurs tels que les conditions de travail, les exigences de performance et le coût du pignon. Le matériau de traitement du pignon doit être sélectionné en fonction des conditions d’utilisation spécifiques et des exigences de performance. L’acier est l’un des matériaux les plus couramment utilisés en raison de ses bonnes performances globales ; Les matériaux non métalliques tels que les plastiques et les matériaux composites présentent des avantages uniques dans certaines occasions spécifiques ; Les matériaux en alliage spéciaux sont adaptés aux exigences d’utilisation dans des conditions extrêmes. En sélectionnant raisonnablement les matériaux, il peut garantir que le pignon a de bonnes performances de transmission et une bonne durée de vie.

Démenti

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