Le choix du matériau d'engrenage approprié est essentiel pour optimiser les performances et la durée de vie des motoréducteurs. Cet article examine les facteurs clés qui influencent les réducteurs, notamment les propriétés mécaniques, les coûts et les exigences spécifiques des applications, fournissant ainsi des informations précieuses aux ingénieurs et aux acheteurs. Le prix d'un motoréducteur dépend du matériau du réducteur, du procédé de fabrication et du type de moteur à courant continu. Le matériau de l'engrenage est un facteur clé du coût unitaire.
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Comment le matériau de la boîte de vitesses affecte-t-il le moteur à engrenages ?
Les performances d'un réducteur dépendent de nombreux facteurs, dont le choix du matériau. Chaque matériau présente des caractéristiques et des avantages différents, et le choix du matériau approprié peut améliorer les performances et la durée de vie du réducteur.
Quels sont les principaux facteurs qui affectent les performances du réducteur ?
Les principaux facteurs incluent le rapport de transmission, la taille de l'engrenage, l'angle d'engrènement, le nombre de dents, la dureté de l'engrenage et le matériau. Le matériau est l'un des facteurs les plus importants du réducteur, car il influence directement sa résistance, sa dureté, sa résistance à l'usure et à la corrosion, ainsi que sa durée de vie.
Les matériaux courants des réducteurs à engrenages et leurs caractéristiques
Les matériaux courants pour les réducteurs à engrenages comprennent l'acier au carbone, l'acier allié, la fonte, l'acier inoxydable, le plastique, etc. Chaque matériau possède ses propres caractéristiques et applications.
acier au carbone: il a une résistance et une dureté élevées, est peu coûteux, convient aux réducteurs à engrenages moyens et bas à vitesse générale.
Alliage d'acierIl offre une résistance et une dureté supérieures, ainsi qu'une meilleure résistance à l'usure et à la corrosion, mais son prix est plus élevé. Il convient aux réducteurs à forte charge, à grande vitesse ou de haute précision.
fonte: Il a un bon effet d'absorption des chocs et de réduction du bruit, un prix modéré, adapté aux réducteurs à faible vitesse, à forte charge et à haute précision.
Inox: avec une excellente résistance à la corrosion, adapté au réducteur fonctionnant dans des environnements humides et corrosifs.
Copper: Il a une certaine ténacité et un effet de réduction du bruit. Plastique : Il a un bon effet d'autolubrification et de réduction du bruit, un faible coût, adapté aux réducteurs à faible charge et à faible précision.
Comment sélectionner le bon matériau pour améliorer les performances du réducteur ?
Le choix de matériaux adaptés peut améliorer les performances et la rentabilité du réducteur. Lors de ce choix, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, notamment les conditions d'utilisation, l'environnement de travail, les indicateurs de performance requis, les coûts de fabrication et de maintenance.
En général, il convient de déterminer d'abord les conditions et les exigences de fonctionnement, puis de sélectionner les matériaux appropriés en fonction des besoins. Par exemple, un réducteur à forte charge, vitesse élevée et précision élevée peut opter pour de l'acier allié ou d'autres matériaux à haute résistance et dureté, tandis qu'un réducteur à faible charge et précision peut opter pour de l'acier au carbone, du plastique ou d'autres matériaux. De plus, des facteurs tels que les coûts de fabrication et de maintenance doivent être pris en compte afin de garantir que le choix des matériaux n'augmente pas les coûts de fabrication et de maintenance.
Ultra-haute précision: Niveau de précision : 2-3. Les engrenages pour c, les engrenages à grande vitesse ou les engrenages nécessitant une sécurité et une fiabilité particulières sous de lourdes charges doivent être fabriqués à l'aide de méthodes d'usinage spéciales.
Haute précisionNiveau de précision : 4-5. Il est principalement utilisé pour les engrenages de turbine, les engrenages d'aviation, les chaînes de transmission de haute précision et les engrenages industriels fonctionnant dans des conditions dangereuses. Ils nécessitent une rectification.
Haute précisionNiveau de précision : 6-7. Principalement utilisé pour les engrenages industriels à vitesse moyenne et les engrenages de véhicules nécessitant un fonctionnement sûr et fiable. L'usinage est généralement effectué par rectification ou par taillage, ou par taillage d'engrenages haute précision.
Précision moyenneNiveau de précision : 8-9. Engrenages pour équipements de transport général et engrenages à basse vitesse pour l'industrie automobile. L'usinage est généralement réalisé par taillage, fraisage-mère ou arasage.
Faible précision: Grade 10-11. Pour engrenages de transmission de puissance à basse vitesse. Fabriqués par taillage à la fraise-mère ou par des techniques de taillage à la fraise-mère, ou usinés sur des machines-outils relativement anciennes aux exigences opérationnelles plus faibles.
Faible précisionNiveau de précision : 12. Utilisé pour certains engrenages à basse vitesse, de faible dureté, accessoires et jouets. Généralement moulés ou forgés.
Le niveau de précision de l'engrenage général est de 7 et le niveau de précision de l'engrenage de précision est de 5 à 6, et la trempe à haute fréquence de la surface de la dent est souvent requise dans le traitement thermique.
Introduction 4 types de processus de traitement des engrenages
Les différents matériaux nécessitent des procédés de traitement différents. Plusieurs procédés d'usinage d'engrenages sont présentés ici :
a. Traitement mécanique : plus grande précision
Les engrenages de traitement mécanique sont fabriqués en façonnant et en façonnant des matières premières dans la forme et la taille d'engrenage souhaitées grâce à des processus tels que la découpe et le meulage.
L'avantage du traitement mécanique
Les engrenages usinés offrent une grande polyvalence grâce à leur compatibilité avec une grande variété de matières premières, ce qui les rend adaptés à un large éventail d'applications. Leurs fortes capacités de personnalisation permettent d'adapter les formes et les dimensions des engrenages aux exigences des clients, offrant ainsi une plus grande flexibilité. Ils conviennent aux produits à forte densité de couple et à longue durée de vie. Les engrenages usinés mécaniquement sont supérieurs aux engrenages issus de la métallurgie des poudres en termes de précision, de sécurité des pieds d'engrenage, de sécurité de la surface des dents et de sécurité contre l'usure, entre autres. Ils conviennent donc parfaitement aux dispositifs médicaux, à l'armée et à l'aérospatiale, entre autres.
L'un de nos clients a utilisé des engrenages usinés CNC sur l'un de ses dispositifs médicaux. Moteur à engrenages planétaires de 16 mm répond aux exigences des clients en matière de haute précision, de couple élevé, de faible bruit et de longue durée de vie.
Les inconvénients de l’usinage CNC : capacité limitée et prix élevé.
L'usinage CNC présente des capacités de production limitées et est souvent plus coûteux. De plus, la production de réducteurs utilisés dans des applications telles que les motoréducteurs N20 et N30, les motoréducteurs 12 V 030 et les moteurs 050 a été automatisée. L'acier inoxydable 416 est généralement utilisé pour ses bonnes performances, sa grande durabilité et son faible coût. La demande pour ces engrenages est forte sur le marché.
b. Engrenage pour métallurgie des poudres:Il s’agit d’une méthode de fabrication à haute performance et à haut rendement.
La métallurgie des poudres est une technique de formage industriel qui consiste à chauffer des poudres métalliques au-dessus de leur point de fusion afin de créer des formes aux propriétés spécifiques. La métallurgie des poudres à base de cuivre est couramment utilisée dans les engrenages de moteurs pour offrir les avantages de la transformation des métaux tout en résolvant les problèmes de production en série et en réduisant les coûts. Cependant, si l'engrenage hélicoïdal est fabriqué, le choix de la métallurgie des poudres comme matériau entraînera des difficultés de mise en œuvre.
Les avantages des engrenages issus de la métallurgie des poudres
Taux d'utilisation des matériaux élevé: la technologie de la métallurgie des poudres permet d'atteindre un taux d'utilisation des matériaux supérieur à 90 %, ce qui réduit considérablement les coûts de production.
Haute précision:En raison du contrôle précis de la température et de la pression dans le processus de métallurgie des poudres, la précision de l'engrenage est relativement élevée, le fonctionnement est fluide et les vibrations sont faibles.
Forte capacité à concevoir des formes complexes:Le processus de métallurgie des poudres peut produire des engrenages aux formes géométriques et aux fonctions complexes, qui peuvent répondre à des besoins de travail particuliers.
c. Le procédé de moulage par injection de métal (MIM)
La poudre métallique est frittée par une machine de moulage par injection à une température de vide poussé de 1400 XNUMX degrés. Les pièces métalliques présentent une structure complexe, une haute précision et des propriétés mécaniques proches de celles des plaques et des barres.
Les avantages de la technologie MIM dans la fabrication d'engrenages :
Haute précision
La technologie MIM peut produire des pièces d'engrenage de haute précision, la taille, la forme et la qualité de surface de la structure complexe de l'engrenage sont très précises, pour améliorer les performances et la durée de vie de l'engrenage afin de répondre aux exigences d'application dans différents domaines.
Ils conviennent aux moteurs à engrenages planétaires métalliques de 6 mm et 8 mm.
Le seul inconvénient des pièces MIM est leur prix unitaire élevé.
d. Moulage par injection plastique
Le moulage par injection plastique utilise généralement du POM (polyformaldéhyde), car il possède des propriétés autolubrifiantes. Il est important de noter que pour éviter le desserrage de l'engrenage en plastique dû à la dilatation thermique à grande vitesse, l'arbre du motoréducteur en plastique de 6 mm doit être moleté ou en forme de D. Ces matériaux sont réservés aux réducteurs économiques, à faible charge et de faible précision.
Généralement, la solution économique consiste à utiliser des engrenages en plastiques techniques moulés par injection, tels que le POM ou le LCP. Pour réduire la charge sur ces engrenages, un petit réducteur planétaire est préférable, car chaque engrenage possède davantage de points d'engagement.
Pour en savoir plus, rendez-vous sur notre page sur Moteurs à engrenages planétaires de 6 mm.
Pour les moteurs à engrenages de diamètre inférieur à 10 mm, les engrenages métalliques sont très coûteux. L'analyse ci-dessus vous a permis de comprendre pourquoi le prix unitaire d'un moteur à engrenages métalliques est plus élevé que celui d'un moteur à engrenages en plastique.
