Technologies de renforcement de surface essentielles

• Technologie de trempe laser: Un procédé de traitement thermique de surface basé sur des faisceaux laser à haute densité énergétique. Il forme une couche martensitique renforcée extrêmement fine et de haute dureté sur la surface des dents grâce à un contrôle précis de la zone de chauffage et de la vitesse de refroidissement. Il se caractérise par une zone affectée thermiquement minimale (la déformation de l'engrenage n'est que 1/3 de celle de la trempe par induction traditionnelle), une profondeur de couche durcie uniforme et contrôlable (généralement 0,3–1,0 mm) et peut réaliser un "renforcement ciblé" pour des zones spécifiques à fortes contraintes comme les racines des dents et les zones d'engrènement. Les applications typiques incluent les engrenages des automotrices à grande vitesse, les engrenages planétaires aéronautiques et les engrenages réducteurs de robots industriels.
• Technologie de nitruration ionique: Grâce à la décharge luminescente sous vide, les atomes d'azote pénètrent la surface des dents pour former une couche de composé nitruré et une couche de diffusion. La couche de composé est constituée de ε-Fe₂₋₃N et γ'-Fe₄N, tandis que la couche de diffusion sert de zone de transition résistante. Fonctionnant à basse température (480–560°C) avec une déformation minimale, elle convient aux engrenages de précision (grade 6 et supérieur), atteignant une dureté de surface de HV 950–1200. Comparée aux engrenages non nitrurés, elle améliore la durée de vie en fatigue de contact de 2 à 3 fois et prolonge la période d'initiation de la piqûre d'environ 60 %.
• Technologie de grenaillage: Un procédé mécanique de renforcement de surface qui bombarde la surface des dents avec des microsphères métalliques ou céramiques à grande vitesse pour introduire une couche de contrainte de compression résiduelle. Cette "déformation plastique à froid" compense efficacement les pics de contrainte de traction sous les charges de fonctionnement et retarde l'amorçage des fissures. Les paramètres clés incluent les projectiles (billes d'acier, billes de céramique, billes de verre), l'intensité (valeur Almen A contrôlée à 0,2–0,4 mm) et la couverture (≥ 100 %). Des expériences montrent qu'elle peut améliorer la durée de vie en fatigue en flexion des engrenages de 40 %–70 %.
• Technologie composite de renforcement de surface: Les méthodes de renforcement uniques sont progressivement remplacées par des procédés composites dans les engrenages de transport ferroviaire haut de gamme. Des exemples incluent la combinaison "carburation + grenaillage + re-renforcement laser" (équilibrant le gradient de dureté et la résistance à la fissuration) et le schéma "nitruration ionique + micro-polissage" (améliorant l'état de surface et la formation du film d'huile). Ces procédés fonctionnent exceptionnellement bien dans des conditions de charge complexes telles que l'impact de couple et l'engrènement à vitesse variable, et ont été appliqués dans de nombreux boîtiers de vitesses de métro et systèmes de transmission principaux éoliens.

Tendances de développement futur

• Contrôle numérique: Utilisation de la rétroaction de contrôle de la température infrarouge pour réguler la profondeur et l'uniformité du renforcement.
• Fabrication verte: Développement de procédés de nitruration respectueux de l'environnement à faible consommation d'énergie et sans émission d'oxyde d'azote.
• Application de la refabrication: Développement de technologies de re-renforcement pour la réparation des engrenages et la prolongation de la durée de vie.