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Acier pour engrenages CV58Z +QT

Domaine d’application

Pour les roues à dents fortement sollicitées avec une dureté superficielle suffisamment élevée au niveau des flancs de dents et en raison de la forte sollicitation dans le pied de dent avec une résistance à la flexion suffisante et pour la protection contre les contraintes par à-coups avec une bonne résistance aux chocs. Dans le même temps, les roues à dents, qui sont fabriquées en CV58Z, présentent une forte résistance à l’usure et ne sont pas sujettes à l’apparition de piqûres (pitting). Cet acier convient également à d’autres éléments de construction tels les cames etc.

Descriptif

Les éléments de construction avec les exigences décrites sont normalement fabriqués dans un acier de cémentation. Pour des raisons économiques, l’on a également recours à la trempe à la flamme ou par induction des aciers de traitement, qui consiste à chauffer les flancs de dents lors du processus d’avance avant de les tremper. Toutefois, une telle trempe ne fonctionne parfaitement que sur les pignons droits pour les modules >6. Les roues coniques et les zones situées sous le module 6 ne peuvent plus être durcies par ce procédé avec des résultats satisfaisants.
C’est à partir de ce constat qu’a été mis au point le procédé de trempe radiale dans le but d’obtenir encore des résultats de dureté impeccables dans ce domaine également. La condition préalable était toutefois de mettre au point un acier qui possède à la fois une dureté superficielle élevée et des propriétés d’atténuation des chocs suffisamment importantes pour pouvoir absorber, de façon élastique, les sollicitations par à-coups, qui surviennent toujours en fonctionnement.

Propriétés

Il s’agit d’un acier à trempe à l’huile, conçu pour la trempe radiale. Par conséquent, il ne convient en principe pas aux procédés semblables dans la mesure où la trempe est effectuée à l’eau.

L’acier a la composition moyenne suivante:
C            Mn         Cr          Mo          V            
0.60 %   0,90 %  1,00 %   0,20 %   0,07 %

Le respect de conditions métallurgiques particulières et l’introduction de procédés de vérification appropriés sont nécessaires afin d’atteindre des propriétés d’acier constantes et constituent la condition impérative au procédé de trempe radiale.

CV 58 Z est livré à l’état recuit ou à l’état traité.

Propriétés de stabilité à l’état de livraison

Recuit sur cémentite granulaire traité:

Limite d’élasticité Rp min  MpaCharge de rupture Rm min MPAAllongement de rupture A5 min %Dureté env. HBStriction à la rupture
min %
490690-84014217 max50

Des stabilités plus élevées sont certes possibles, mais elles sont néanmoins déconseillées pour des raisons de techniques d’usinage. Elles ne sont en outre pas nécessaires car la trempe radiale permet tout de même d’atteindre une stabilité d’environ 1470 N/mm2 dans la base de la dent. Quelques indications concernant l’état avant la trempe radiale: par principe, l’état traité devrait être choisi pour les petites roues jusqu’à environ 200 mm de diamètre extérieur et lorsque les perforations sont obtenues par brochage (profil de cannelures) ou les dents par rabotage. La déformation de trempe est moindre. A 62 – 64 HRC, la dureté est d’environ 2 – 3 unités HRC plus élevée. Dans tous les autres cas, on peut utiliser du matériau recuit, car concernant les roues de plus grand diamètre, le temps de chauffage (durée de préchauffage et de maintien) est suffisamment long pour garantir des résultats impeccables en termes de dureté.


Façonnage à chaud et traitement thermique

 

Traitement
Forgeage
°C

Recuit sur cémentite granulaire
°C
Recuit de normalisation
°C
Trempe
°C

Revenu

°C
8050-1050710-740*850-880830-850180-210

*) avec ensuite refroidissement du four jusqu’à 600 °C

L’uniformité de l’acier, nécessaire à l’obtention de résultats reproductibles, est garantie avec du CV 58 Z par fusion spéciale et traitement thermique méticuleux.

Déformation de trempe

Dans la pratique, on détermine la déformation de trempe par le changement de l’angle d’attaque et l’importance du saut de division en réalisant des mesures avant et après la trempe. Le résultat de ce type d’examens comparé à l’acier 16 MnCr 5 révèle que la déformation de trempe avec le CV 58 Z est en moyenne 45 à 30 % inférieure à ce que l’on obtient avec le 16 MnCr 5.

Offres Stahl-Contor depuis le centre de service d’Embrach

Numéro de matériauDésignationEtat de livraisonDimensions en stockApplications typiques
1.7792CV58Z+QT30mm à 450mmRoues à dents fortement sollicitées, cames  etc.

Trempe radiale

La trempe radiale consiste à durcir les corps en rotation au niveau de leur circonférence. Le procédé est en principe identique à celui de la trempe stationnaire, à une différence près: la pièce à usiner est en rotation pendant les opérations de chauffage et de trempe. Lors de ce procédé, l’ébauche de roue à dents à l’état recuit ou prétrempé est chauffée localement avant d’être trempée dans l’huile. Objectif: obtenir une dureté superficielle élevée (résistance à l’usure), une grande résistance à la flexion et une bonne résistance aux chocs.

Zones de dureté de surface

Etats caractéristiques de dureté superficielle d’une roue à dents traitée par trempe radiale respectivement cémentée pour le module 1,5.

Dans le cas de l’acier de cémentation 16 MnCr 5, on reconnaît clairement la couche cémentée dure et le cœur mou comme deux zones distinctes de la structure. Avec le CV 58 Z, on peut également observer nettement la structure pratiquement durcie à cœur de la dent même et sa lente transition dans la structure de la couronne.

                      CV 58 Z durci par trempe radiale       16 MnCr 5 cémenté

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