Les arbres usinés ne sont que quelques-unes des nombreuses pièces utilisées dans un nombre tout aussi vaste d'industries, telles que, sans s'y limiter, automotive, aérospatial, constructionet la fabrication de machines. Ce sont des pièces cylindriques exactes qui fonctionnent également comme éléments porteurs critiques ; ils transfèrent la force de rotation tout en fournissant un mouvement linéaire.
Qu'est-ce qu'un arbre usiné ?
Un « arbre usiné » fait référence à tout composant cylindrique créé à l’aide de divers usinage Les arbres usinés sont fabriqués à partir de matières premières brutes, plutôt que par des méthodes de découpe, de meulage et de polissage, afin de répondre aux exigences de dimensions précises, de finitions de surface et de précision géométrique. Un arbre usiné subit généralement des processus rigoureux de découpe, de meulage et de polissage avant d'être poli afin de répondre à ces critères.
Types d'arbres usinés
Chaque type d'arbre usiné offre des caractéristiques uniques et doit répondre à certains critères de performance tels que la capacité de charge, la vitesse de rotation et l'environnement opérationnel. Voici quelques exemples populaires :
Arbres de transmission
Les arbres de transmission jouent un rôle central dans les systèmes de transmission de puissance, déplaçant la rotation des moteurs vers des composants tels que des boîtes de vitesses ou des différentiels.
Arbres à cames
Les arbres à cames sont des composants essentiels dans les moteurs à combustion interne. Les arbres à cames jouent un rôle essentiel dans le maintien d'un timing précis et du fonctionnement du moteur avec leurs profils complexes supportant des charges cycliques intenses qui soumettent leur résilience à des tests rigoureux sur une base continue.
Axe avant
Composant clé des machines-outils, les arbres de broche font partie intégrante de la rotation des outils de coupe ou des pièces à haute vitesse avec précision. Leur conception nécessite une précision, un équilibre dynamique et une rigidité exceptionnels pour des opérations précises à des vitesses aussi rapides.
Arbres d'actionneur
Les arbres sont des composants centraux des actionneurs linéaires, fournissant un mouvement de rotation en mouvement linéaire. Leur nature flexible mais solide leur permet de résister à des charges sans perdre leurs capacités de positionnement ou de contrôle précis.
Arbres de pompe
Les arbres de pompe font partie intégrante des applications de pompage, transmettant la puissance du moteur à la roue tout en déplaçant efficacement le fluide. Pour être fiables, ils doivent résister à la corrosion ainsi qu'aux pressions élevées des fluides sans faiblir en fonctionnement.
Matériaux utilisés pour les arbres usinés
Les fabricants prennent soigneusement en compte la solidité, la résistance à l’usure, la résistance à la corrosion et l’usinabilité lorsqu’ils choisissent les matériaux pour les arbres usinés. Voici quelques choix populaires de matériaux utilisés :
- Aciers au carbone :L'acier au carbone est largement reconnu pour sa résistance et sa rentabilité, ce qui en fait le matériau de prédilection lors de la fabrication d'arbres usinés. En raison de leur excellente usinabilité et de leurs traitements thermiques qui augmentent encore leurs propriétés mécaniques.
- Aciers alliés :Les alliages d'acier qui contiennent des éléments tels que le chrome, le nickel et le molybdène offrent une résistance, une ténacité et une résistance à l'usure supérieures à celles des aciers au carbone ordinaires, ce qui est idéal pour les applications dans l'automobile et l'aérospatiale.
- Aciers inoxydables:Réputé pour sa résistance à la corrosion et sa durabilité, l'acier inoxydable est souvent choisi pour les arbres usinés fonctionnant dans des environnements hostiles ou exposés à des produits chimiques et à l'humidité. Les nuances courantes sont les aciers inoxydables austénitiques et martensitiques.
- AAlliages d'aluminium :En raison de leurs propriétés légères et résistantes à la corrosion, les alliages d'aluminium sont devenus de plus en plus populaires en tant qu'arbres usinés légers pour les applications d'équipements aérospatiaux ou rotatifs à grande vitesse où le poids joue un rôle essentiel.
- Alliages de laiton et de bronze : Les alliages à base de cuivre comme le laiton et le bronze offrent une usinabilité supérieure, une résistance à la corrosion et des capacités autolubrifiantes qui les rendent adaptés aux applications impliquant de faibles charges ou nécessitant des solutions de lubrification complexes.
Processus de fabrication d’arbres de précision
La production d'arbres usinés avec précision nécessite plusieurs processus de fabrication sur mesure qui s'efforcent de maintenir une précision, une finition de surface et des tolérances maximales pendant leur processus de production. Ceux-ci incluent des processus conçus pour atteindre la précision en termes de qualité de finition de surface ainsi que de tolérances dimensionnelles.
-Tournant: Cette opération d'usinage fondamentale consiste à faire tourner la pièce contre un outil de coupe, en enlevant l'excès de matière pour obtenir la forme et les dimensions cylindriques souhaitées.
-Broyage: Après avoir été tournés, les arbres de précision subissent souvent d'autres processus de meulage afin d'obtenir des finitions de surface supérieures et des tolérances dimensionnelles plus strictes. La rectification cylindrique, la rectification sans centre et la rectification en plongée sont des méthodes couramment utilisées lors de la fabrication d'arbres.
-Miel: Le rodage est une technique d'usinage abrasif hautement spécialisée utilisée pour améliorer l'état de surface et la précision géométrique des alésages ou des surfaces cylindriques externes, tels que les alésages contenant des charges élevées ou ceux nécessitant un ajustement précis. L'affûtage peut être particulièrement utile lorsque vous travaillez avec des composants soumis à des charges extrêmes qui exigent des ajustements précis.
-Rodage: est un processus abrasif utilisé pour affiner les finitions de surface et atteindre des tolérances serrées sur les arbres de précision ; servant souvent d’opération de finition finale dans les applications critiques.
-Traitements de surface pour les arbres de précision : Les arbres de précision peuvent bénéficier de traitements de surface spéciaux tels que la nitruration, le revêtement ou le placage afin d'augmenter la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion ou le pouvoir lubrifiant pour une durée de vie et des performances accrues dans des environnements exigeants.
Options de finition de surface pour les arbres usinés sur mesure
La finition des arbres usinés sur mesure fait partie intégrante de leur production car elle améliore l'attrait esthétique, la douceur de la surface et la résistance à la corrosion. Il existe diverses solutions de finition de surface disponibles lors de la production d'arbres sur mesure pour augmenter l'esthétique et la résistance à la corrosion.
Anodisation (pour les arbres en aluminium)
L'anodisation des arbres en aluminium sert à deux fins principales : le premier augmente la résistance à la corrosion et à l’usure et le deuxième crée une couche d’oxyde indestructible résistante à la corrosion et à l’usure.
Electroplating
L'objectif principal de la galvanoplastie est d'améliorer les propriétés de surface telles que la résistance à la corrosion et à l'usure ; les ions métalliques en solution recouvrent une tige avec un autre métal tel que le chrome ou le nickel pour une efficacité maximale.
Revêtement poudre
L'objectif du revêtement en poudre est de protéger les surfaces contre les dommages induits par l'usure et la corrosion tout en ajoutant une valeur esthétique. matériau en poudre appliqué électrostatiquement puis chauffé jusqu'à durcir pour former un revêtement protecteur imprenable qui résiste dans le temps.
Passivation (pour arbres en acier inoxydable)
La passivation (pour les arbres en acier inoxydable) sert à augmenter la résistance naturelle à la corrosion de l'acier inoxydable tout en éliminant simultanément les contaminants ferreux qui pourraient rester. Une solution acide est utilisée dans ce traitement dans ce but précis.
Revêtement d'oxyde noir
Objectifs et applications du revêtement d'oxyde noir : Améliorer la résistance à la corrosion tout en diminuant la réflexion de la lumière. Mis en œuvre par : Bain chimique qui convertit les surfaces en revêtement d'oxyde noir.
Projection thermique
La pulvérisation thermique peut améliorer les propriétés de surface telles que la dureté, la résistance à la corrosion et la résistance à l'usure en faisant fondre un matériau en poudre ou en fil et en le pulvérisant sur les zones souhaitées des surfaces.
Applications des arbres usinés
Les arbres usinés jouent un rôle essentiel dans divers systèmes mécaniques impliquant une rotation ou un couple, comme la direction.
- Industrie automobile
Industrie automobile Les arbres ont deux objectifs dans l'industrie automobile : la transmission du couple et de la puissance de rotation et des applications spécifiques pour lesquelles les arbres de transmission sont conçus. Les arbres de transmission transportent le couple des moteurs aux roues. Les arbres à cames et les vilebrequins jouent un rôle important dans le fonctionnement du moteur en contrôlant les mouvements des soupapes et le positionnement des pistons, entre autres rôles.
- Industrie aérospaciale
Cette industrie englobe les composants qui composent les systèmes de propulsion et de contrôle des avions et des hélicoptères, y compris les arbres de propulsion qui transmettent la puissance entre les turbines ainsi que les arbres d'actionneurs utilisés pour régler les volets ou les gouvernails de direction, qui sont des éléments clés.
- Machines industrielles utilisées aujourd’hui
Objectif et applications spécifiques de la transmission de puissance dans les machines lourdes et les équipements industriels.
Les arbres utilisés pour déplacer les matériaux entre les installations, ainsi que les pompes et les compresseurs qui utilisent des mouvements de fluide ou d'air, font partie des nombreux cas où une transmission robuste peut être nécessaire pour le fonctionnement.
- Secteur de l'énergie
Transfert de puissance mécanique dans les systèmes de production d'énergie. Applications : Les arbres trouvés sur les éoliennes qui convertissent l'énergie éolienne en énergie mécanique ainsi que ceux trouvés dans les centrales hydroélectriques et les turbines à vapeur peuvent remplir cette fonction, entre autres.
- Applications marines
Il assure la transmission de puissance entre les arbres d'hélice connectés aux hélices qui transmettent l'énergie générée par le moteur pour le mouvement des navires ainsi que les générateurs utilisés pour produire de l'énergie pour la production et la distribution d'électricité.
- Machines agricoles
La fonction principale des arbres de transmission des équipements agricoles est un transfert efficace de la puissance vers divers accessoires ou outils ; des exemples spécifiques étant les arbres de tracteur qui alimentent divers accessoires/outils.
Conclusion
La fabrication d'arbres usinés est un processus complexe qui nécessite expertise et expérience. EASIAHOME dispose d'une équipe expérimentée d'ingénieurs dédiés à la conception et à l'ingénierie d'arbres usinés qui peuvent vous aider à sélectionner le matériau adapté à votre projet d'arbre usiné, à choisir les spécifications de performances appropriées et à répondre aux besoins des applications.
