Dans des conditions de fonctionnement à forte charge et à forte intensité, la résistance à la surface et la résistance à la fatigue des composants des engrenages sont cruciales pour la fiabilité de l'ensemble du système.En plus des méthodes de traitement thermique classiques, le renforcement des rouleaux d'engrenage (Roller Burnishing /Cold Rolling), en tant que procédé de formage du plastique sans découpe et sans élimination de matériaux, est largement appliqué dans des domaines tels que le transport ferroviaire, les transmissions automobiles,et des machines de construction.

Ce document explique systématiquement le principe, la trajectoire du procédé, le mécanisme d'amélioration des performances et l'application typique du renforcement du roulement des engrenages dans le domaine du transport ferroviaire.

Résumé du processus de renforcement par laminage

Gear rolling is a process in which high hardness rollers (usually made of hard alloy or carburized steel) are applied to the tooth surface or root to cause plastic deformation of the tooth surface layer, introduisant ainsi des contraintes de compression résiduelles et augmentant la dureté de la surface.

La fonction principale du renforcement par laminage

1. Améliorer la dureté de la surface

Après laminage, la microstructure de la surface des dents est durcie et la dureté est augmentée de 10 à 30%.

2. Introduire une contrainte de compression résiduelle

La contrainte de compression peut inhiber efficacement la propagation des fissures et est la clé pour améliorer la durée de vie de la fatigue par contact et la durée de vie de la fatigue par flexion.

3. Améliorer la qualité des surfaces

Après laminage, la rugosité de la surface des dents est réduite et la valeur typique peut être réduite de Ra1,6 μm à Ra0,4 μm, et la surface des dents est plus stable.

4. Correction d' erreurs mineures de traitement

Il a une certaine fonction de taille adaptative pour la déformation du traitement thermique et une petite erreur de racine.

Portée du procédé de laminage

Paramètres clés du laminage des engins

1. Pression du rouleau (F)

La pression appliquée à la surface de la dent doit être supérieure à la résistance de rendement du matériau, généralement prise à 200 à 800 MPa, selon le matériau et la forme de la surface de la dent.

2. Vitesse d'alimentation et vitesse

La vitesse d'alimentation du rouleau doit être réglée à 1 à 3 mm/s;

La vitesse de l'engrenage ne doit pas être trop rapide, généralement inférieure à 200 tr/min, afin d'éviter une augmentation de la chaleur et une surpression de la surface.

3Matériau et profil du rouleau

Matériaux courants: carbure cimenté, acier carburé;

Le profil du rouleau doit être précisément assorti à la zone du filet de racines pour éviter une "concentration de stress".

Le mécanisme de renforcement du roulement des engins

La couche durcie formée par laminage est d'environ 0,2 à 0,5 mm de profondeur, et la microstructure de cette zone est compactée, avec des lignes de glissement denses et des contraintes de compression résiduelles comme indiqué sur la figure:

Les engins renforcés présentent les caractéristiques suivantes:

La durée de vie de la fatigue par contact est augmentée de 30% à 80%;

La résistance à la fatigue de flexion est augmentée de 20% à 50%;

La déclaration sonore est considérablement réduite et la stabilité d'engagement est améliorée;

La résistance à l'oxydation à haute température est améliorée et le temps de rétention de l'huile de lubrification est prolongé.

Application du renforcement de roulement dans les engins de transport ferroviaire

Dans la boîte de vitesses du transport ferroviaire, parce qu'il est dans un état de grande vitesse, grand couple et charge d'impact pendant une longue période, bien que le traitement thermique traditionnel peut répondre aux exigences de base de résistance,Les dommages causés par la fatigue à la racine de la dent sont toujours la principale cause d'échec.

Pratiques typiques:

Le roulement et le renforcement de la racine des engins de petite taille après carburation et étanchéité;

La stratégie de mise en forme correspondante (champon supérieur de la dent + laminage de la racine de la dent) forme une paire d'engrenages de haute durabilité;

Il est utilisé dans la boîte de vitesses de locomotive et le système d'alimentation des trains à grande vitesse.

Suggestions pratiques pour le processus

✔ équipement corollaire:

machine spéciale de laminage des racines des dents (pouvant être commandée numériquement pour régler la trajectoire des rouleaux);

Il est doté d'une broche à roulement à haute rigidité et d'un module de pression réglable.

✔ mode de détection:

Détection des contraintes de compression résiduelles de surface: diffraction par rayons X;

Dureté de surface: essai HRc;

essais de bruit de maillage des engins;

Test de résistance à la fatigue (flexion/contact).Technologie de renforcement du roulement des engrenages, comme moyen important d'améliorer les propriétés de surface des engrenages,Il est devenu l'un des processus de base dans les domaines de haute fiabilité tels que le transport ferroviaire.En introduisant des contraintes de compression résiduelles et en améliorant la finition et la dureté de la surface, cette technologie retarde efficacement la défaillance de l'engrenage par fatigue.servant de barrière de sécurité supplémentaire au traitement thermique.