Obtenir un durcissement de haute qualité, dent par dent, de grands engrenages grâce au chauffage par induction
Dans l'industrie manufacturière, les gros engrenages jouent un rôle essentiel dans diverses applications telles que la machinerie lourde, les éoliennes et les équipements industriels. Pour garantir leur durabilité et leurs performances, il est essentiel d’appliquer un processus de durcissement aux dents des engrenages. L’une des méthodes les plus efficaces pour obtenir un durcissement dent par dent dans les grands engrenages consiste à utiliser le chauffage par induction.
Chauffage par induction est un processus qui utilise l'induction électromagnétique pour chauffer rapidement la surface des dents de l'engrenage. En appliquant un courant alternatif haute fréquence à une bobine, un champ magnétique est généré, ce qui induit des courants de Foucault dans la surface des dents d'engrenage. Ces courants de Foucault créent un échauffement localisé, permettant un durcissement précis et contrôlé de chaque dent individuelle.
Le durcissement dent par dent par chauffage par induction offre plusieurs avantages par rapport aux autres méthodes de durcissement. Premièrement, il assure une répartition uniforme de la dureté sur les dents de l’engrenage, ce qui améliore la résistance à l’usure et la capacité de charge. Ceci est particulièrement crucial pour les grands engrenages soumis à de lourdes charges et à des conditions de fonctionnement difficiles.
Deuxièmement, le chauffage par induction permet un durcissement sélectif, ce qui signifie que seules les dents de l'engrenage sont chauffées, tandis que le reste de l'engrenage reste relativement inchangé. Cela minimise le risque de distorsion ou de gauchissement, qui peut survenir avec d'autres méthodes de traitement thermique impliquant le chauffage de l'ensemble de l'engrenage. Le contrôle précis du processus de chauffage permet un durcissement ciblé, ce qui donne lieu à un engrenage de haute qualité et dimensionnellement stable.
Induction durcissante des engrenages de petite, moyenne et grande taille se fait à l'aide d'une technique dent par dent ou d'une méthode d'encerclement. En fonction de la taille de l'engrenage, du modèle de dureté requis et de la géométrie, les engrenages sont trempés par induction en encerclant l'ensemble de l'engrenage avec une bobine (ce que l'on appelle « durcissement par rotation des engrenages »), ou pour les engrenages plus grands, en les chauffant « dent par dent ». , où un résultat de durcissement plus précis peut être obtenu, bien que le processus soit beaucoup plus lent.
Trempe dent par dent de gros engrenages
La méthode dent par dent peut être réalisée selon deux techniques alternatives :
« pointe par pointe » applique un mode de chauffage monocoup ou un mode de balayage, un inducteur encercle le corps d'une seule dent. Cette méthode est rarement utilisée car elle n’offre pas la résistance à la fatigue et aux chocs requise.
Une technique de durcissement « espace par espace » plus populaire applique uniquement un mode de numérisation. Elle nécessite que l'inducteur soit situé symétriquement entre deux flancs de dents adjacentes. Les taux de balayage des inducteurs sont généralement compris entre 6 mm/s et 9 mm/s.
Deux techniques de numérisation sont utilisées :
– l'inducteur est fixe et l'engrenage est mobile
– l'engrenage est fixe et l'inducteur est mobile (plus populaire lors du durcissement d'engrenages de grande taille)
L'inducteur de durcissement par induction
La géométrie de l'inducteur dépend de la forme des dents et du modèle de dureté requis. Les inducteurs peuvent être conçus pour chauffer uniquement la racine et/ou le flanc de la dent, laissant la pointe et le noyau de la dent souples, résistants et ductiles.
La simulation aide à prévenir la surchauffe
Lors du développement de processus de trempe d'engrenages dent par dent, une attention particulière doit être accordée aux effets électromagnétiques d'extrémité/bord et à la capacité de fournir le motif requis dans les zones d'extrémité d'engrenage.
Lors du balayage d'une dent d'engrenage, la température est répartie de manière assez uniforme dans les pieds et les flancs de l'engrenage. Dans le même temps, étant donné que les courants de Foucault effectuent un chemin de retour à travers le flanc et, en particulier, à travers la pointe de la dent, il convient de veiller à éviter une surchauffe des régions de la pointe de la dent, en particulier au début et à la fin du durcissement par balayage. . Une simulation peut aider à prévenir ces effets indésirables avant de développer le procédé.
Exemple de simulation
Balayage dent par dent du boîtier de trempe des engrenages à 12 kHz.
Le refroidissement par pulvérisation est également simulé mais n'est pas visible dans les images de résultat. Un effet de refroidissement est appliqué sur les faces supérieure et latérales des deux dents, ainsi que le déplacement de la zone de refroidissement suivant l'inducteur.
Profil durci 3D de couleur grise :
Tranche verticale du profil durci 2D : CENOS vous permet de visualiser facilement comment le profil durci devient plus profond si la puissance n'est pas diminuée ou coupée vers la fin de l'engrenage. 
Densité de courant sur les engins :
De plus, le chauffage par induction offre des vitesses de chauffage et de refroidissement rapides, réduisant ainsi le temps de traitement global par rapport aux méthodes conventionnelles. Ceci est particulièrement avantageux pour les gros engrenages, car cela contribue à améliorer l’efficacité de la production et à réduire les coûts.
Pour obtenir un durcissement dent par dent de gros engrenages par chauffage par induction, un équipement spécialisé est nécessaire. Le système de chauffage par induction se compose généralement d’une alimentation électrique, d’une bobine ou d’un inducteur et d’un système de refroidissement. L'engrenage est positionné dans la bobine et l'alimentation électrique est activée pour générer la chaleur requise. Les paramètres du processus, tels que la puissance, la fréquence et le temps de chauffage, sont soigneusement contrôlés pour obtenir le profil de dureté souhaité.
En conclusion, le durcissement dent par dent de gros engrenages par chauffage par induction est une méthode très efficace et efficiente. Il garantit une répartition uniforme de la dureté, un durcissement sélectif et des temps de traitement rapides, ce qui donne lieu à des engrenages durables et de haute qualité. Si vous êtes impliqué dans la fabrication de gros engrenages, envisager la mise en œuvre d'un chauffage par induction pour le durcissement dent par dent peut améliorer considérablement les performances et la longévité de vos produits.
