Normes de procédé d'estampage de la plaque de maillon extérieur de chaîne à rouleaux

Normes de procédé d'estampage de la plaque de maillon extérieur de chaîne à rouleaux

Dans les systèmes de transmission industriels, les chaînes à rouleaux sont des composants essentiels, et leurs performances déterminent directement l'efficacité opérationnelle et la durée de vie de l'équipement. Les plaques de liaison extérieures, le « squelette » dela chaîne à rouleauxLes maillons jouent un rôle crucial dans la transmission des charges et l'assemblage des chaînes. La standardisation et la précision de leur fabrication sont des facteurs déterminants pour la qualité globale de la chaîne. L'emboutissage, méthode courante de fabrication des plaques de maillons extérieurs, exige le respect de normes strictes à chaque étape, de la sélection des matières premières à la livraison du produit fini, afin de garantir la résistance, la robustesse et la précision dimensionnelle des plaques. Cet article propose une analyse approfondie des normes de fabrication des plaques de maillons extérieurs de chaînes à rouleaux, offrant ainsi aux professionnels du secteur une référence utile et permettant aux utilisateurs finaux de mieux appréhender le processus de fabrication des chaînes à rouleaux de haute qualité.

I. Garanties de base avant l'estampage : normes de sélection et de prétraitement des matières premières

La performance des plaques de maillons extérieurs dépend avant tout de la qualité des matières premières utilisées. Le procédé d'emboutissage impose des exigences précises quant aux propriétés mécaniques et à la composition chimique du matériau, conditions indispensables au bon déroulement des étapes suivantes. Actuellement, les matériaux les plus couramment utilisés pour les plaques de maillons extérieurs sont les aciers de construction alliés à faible teneur en carbone (tels que le 20Mn2 et le 20CrMnTi) et les aciers de construction au carbone de haute qualité (tels que l'acier 45). Le choix du matériau dépend de l'application de la chaîne à rouleaux (par exemple, charges élevées, vitesses élevées et environnements corrosifs). Toutefois, quel que soit le matériau choisi, il doit répondre aux normes fondamentales suivantes :

1. Normes de composition chimique des matières premières
Contrôle de la teneur en carbone (C) : Pour l’acier 45, la teneur en carbone doit être comprise entre 0,42 % et 0,50 %. Une teneur en carbone trop élevée peut accroître la fragilité du matériau et le risque de fissuration lors de l’emboutissage, tandis qu’une teneur trop faible peut affecter sa résistance après traitement thermique. La teneur en manganèse (Mn) de l’acier 20Mn2 doit être maintenue entre 1,40 % et 1,80 % afin d’améliorer la trempabilité et la ténacité du matériau, garantissant ainsi la résistance à la rupture des plaques de liaison extérieures sous l’effet des chocs. Limites des éléments nocifs : Les teneurs en soufre (S) et en phosphore (P) doivent être strictement contrôlées et ne pas dépasser 0,035 %. Ces deux éléments peuvent former des composés à bas point de fusion, rendant le matériau fragile à chaud ou à froid lors de l’emboutissage et affectant ainsi le rendement des produits finis.

2. Normes de prétraitement des matières premières

Avant l'emboutissage, les matières premières subissent trois prétraitements : décapage, phosphatation et huilage. Chaque étape impose des exigences de qualité précises.

Décapage : Utiliser une solution d’acide chlorhydrique à 15-20 % et tremper à température ambiante pendant 15 à 20 minutes pour éliminer la calamine et la rouille de la surface de l’acier. Après décapage, la surface de l’acier doit être exempte de calamine visible et de corrosion excessive (piqûres), qui peuvent nuire à l’adhérence du revêtement de phosphate ultérieur.

Phosphatation : Appliquer une solution de phosphatation à base de zinc et traiter à 50-60 °C pendant 10 à 15 minutes afin de former un revêtement phosphaté d’une épaisseur de 5 à 8 µm. Ce revêtement doit être uniforme et dense, avec une adhérence de niveau 1 (absence de décollement) lors du test de quadrillage. Ceci réduit le frottement entre la matrice d’emboutissage et la tôle d’acier, prolongeant ainsi la durée de vie de la matrice et améliorant la résistance à la corrosion de la tôle extérieure.

Application d'huile : Pulvériser une fine couche d'huile antirouille (épaisseur ≤ 3 µm) sur la surface du revêtement phosphaté. Le film d'huile doit être appliqué uniformément, sans laisser de zones vides ni d'accumulation. Ceci empêche la corrosion de la tôle d'acier pendant le stockage tout en préservant la précision des opérations d'emboutissage ultérieures.

II. Normes relatives aux procédés d'emboutissage de noyaux : contrôle de précision du découpage au formage

Le procédé d'emboutissage des maillons extérieurs de chaînes à rouleaux comprend principalement quatre étapes clés : le découpage, le poinçonnage, le formage et l'ébavurage. Les paramètres de l'équipement, la précision des matrices et les procédures opératoires de chaque étape influent directement sur la précision dimensionnelle et les propriétés mécaniques des maillons extérieurs. Les normes suivantes doivent être strictement respectées :

1. Normes relatives au processus de découpage
Le découpage consiste à poinçonner des tôles d'acier brutes pour obtenir des ébauches conformes aux dimensions dépliées des maillons extérieurs. Il est essentiel, pour ce procédé, de garantir la précision dimensionnelle et la qualité des bords des ébauches.

Choix de l'équipement : Une presse monopoint fermée est nécessaire (la force de frappe varie selon la taille de la biellette extérieure, généralement de 63 à 160 kN). La précision de la course du coulisseau de la presse doit être de ±0,02 mm afin de garantir une course constante pour chaque presse et d'éviter tout écart dimensionnel.

Précision de l'outil : Le jeu entre le poinçon et l'outil de découpe doit être déterminé en fonction de l'épaisseur du matériau, généralement de 5 % à 8 % de cette épaisseur (par exemple, pour un matériau de 3 mm d'épaisseur, le jeu est de 0,15 à 0,24 mm). La rugosité du tranchant doit être inférieure à Ra 0,8 µm. Une usure du tranchant supérieure à 0,1 mm nécessite un réaffûtage immédiat afin d'éviter la formation de bavures sur le bord de la pièce découpée (hauteur de bavure ≤ 0,05 mm).

Exigences dimensionnelles : après découpe, l’écart de longueur de la pièce brute doit être contrôlé à ±0,03 mm près, l’écart de largeur à ±0,02 mm près et l’écart diagonal à 0,04 mm près afin de garantir des données précises pour les étapes de traitement ultérieures.

2. Normes relatives au processus de poinçonnage

Le poinçonnage consiste à percer les trous pour les boulons et les rouleaux des plaques de liaison extérieures dans l'ébauche après découpe. La précision de la position et du diamètre des trous influe directement sur les performances d'assemblage de la chaîne à rouleaux.

Méthode de positionnement : Un positionnement à double référence (utilisant deux bords adjacents de l’ébauche comme référence) est employé. Les goupilles de positionnement doivent respecter la précision IT6 afin de garantir une position constante de l’ébauche lors de chaque poinçonnage. L’écart de position des trous doit être ≤ 0,02 mm (par rapport à la surface de référence de la plaque de liaison extérieure). Précision du diamètre des trous : L’écart de diamètre entre les trous des boulons et des rouleaux doit respecter les exigences de tolérance IT9 (par exemple, pour un trou de 10 mm, l’écart est de +0,036 mm/-0 mm). La tolérance de circularité des trous doit être ≤ 0,01 mm et la rugosité des parois des trous doit être inférieure à Ra 1,6 µm. Ceci évite que les maillons de la chaîne ne soient trop lâches ou trop serrés en raison d’un écart de diamètre des trous, ce qui pourrait affecter la stabilité de la transmission.

Ordre de perçage : Percez d’abord les trous pour les boulons, puis ceux pour les rouleaux. L’écart d’entraxe entre les deux trous doit être inférieur à ±0,02 mm. Tout écart cumulatif d’entraxe entraîne un écart de pas dans la chaîne à rouleaux, ce qui affecte la précision de la transmission.

3. Élaboration des normes de processus

Le formage consiste à presser l'ébauche perforée à travers une matrice pour obtenir la forme finale de la plaque de liaison extérieure (par exemple, courbe ou étagée). Ce procédé exige de garantir la précision de la forme de la plaque de liaison extérieure et de contrôler son retour élastique.

Conception du moule : La matrice de formage doit présenter une structure segmentée, avec deux stations : préformage et formage final, configurées en fonction de la forme de la plaque de liaison extérieure. La station de préformage presse initialement l’ébauche pour lui donner une forme préliminaire afin de réduire les contraintes de déformation lors du formage final. La rugosité de surface de la cavité de la matrice de formage final doit atteindre Ra 0,8 µm pour garantir une surface de plaque de liaison extérieure lisse et sans indentation.

Contrôle de la pression : La pression de formage doit être calculée en fonction de la limite d’élasticité du matériau et est généralement de 1,2 à 1,5 fois celle-ci (par exemple, la limite d’élasticité de l’acier 20Mn2 est de 345 MPa ; la pression de formage doit être contrôlée entre 414 et 517 MPa). Une pression trop faible entraînera un formage incomplet, tandis qu’une pression trop élevée provoquera une déformation plastique excessive, affectant les performances lors des traitements thermiques ultérieurs. Contrôle du retour élastique : Après formage, le retour élastique de la plaque de liaison extérieure doit être contrôlé à 0,5° près. Ce phénomène peut être compensé en définissant un angle de compensation dans la cavité du moule (déterminé en fonction des caractéristiques de retour élastique du matériau, généralement de 0,3° à 0,5°) afin de garantir que le produit fini réponde aux exigences de conception.

4. Normes relatives au processus de découpe
L'ébavurage est le processus d'élimination des bavures et des excédents de matière générés lors du processus de formage afin de garantir que les bords de la plaque de liaison extérieure soient droits.

Précision de l'outil de détourage : L'écart entre le poinçon et l'outil de détourage doit être compris entre 0,01 et 0,02 mm, et la netteté de la coupe doit être inférieure à Ra 0,4 µm. Après détourage, les bords de la plaque de liaison extérieure doivent être exempts de bavures (hauteur de bavure ≤ 0,03 mm) et l'erreur de rectitude des bords doit être ≤ 0,02 mm/m.

Ordre de découpe : Découpez d’abord les bords longs, puis les bords courts. Cela évite toute déformation de la plaque de liaison extérieure due à un ordre de découpe incorrect. Après la découpe, la plaque de liaison extérieure doit être inspectée visuellement afin de vérifier l’absence de défauts tels que des coins ébréchés ou des fissures.

III. Normes d'inspection de la qualité après estampage : contrôle complet des performances du produit fini

Après estampage, les plaques de liaison extérieures subissent trois contrôles qualité rigoureux : contrôle dimensionnel, contrôle des propriétés mécaniques et contrôle d’aspect. Seuls les produits conformes à toutes les normes peuvent être soumis aux traitements thermiques et à l’assemblage ultérieurs. Les normes de contrôle spécifiques sont les suivantes :

1. Normes d'inspection dimensionnelle
Le contrôle dimensionnel utilise une machine de mesure tridimensionnelle (précision ≤ 0,001 mm) associée à des jauges spécialisées, en se concentrant sur les dimensions clés suivantes :

Pas : Le pas de la plaque de liaison extérieure (distance entre les deux trous de boulon) doit présenter une tolérance de ±0,02 mm, avec une erreur de pas cumulée ≤0,05 mm pour 10 pièces. Un écart de pas excessif peut provoquer des vibrations et du bruit lors de la transmission par chaîne à rouleaux.

Épaisseur : L’écart d’épaisseur de la plaque extérieure doit respecter les tolérances IT10 (par exemple, pour une épaisseur de 3 mm, l’écart est de +0,12 mm/-0 mm). Les variations d’épaisseur au sein d’un même lot doivent être ≤ 0,05 mm afin d’éviter une répartition inégale de la charge sur les maillons de la chaîne. Tolérance de positionnement des trous : L’écart de positionnement entre le trou de boulon et le trou du rouleau doit être ≤ 0,02 mm, et l’erreur de coaxialité du trou doit être ≤ 0,01 mm. Assurez-vous que le jeu avec l’axe et le rouleau respecte les spécifications (ce jeu est généralement de 0,01 à 0,03 mm).

2. Normes d'essai des propriétés mécaniques

Les essais de propriétés mécaniques nécessitent la sélection aléatoire de 3 à 5 échantillons de chaque lot de produits pour des essais de résistance à la traction, de dureté et de flexion.

Résistance à la traction : Testée à l’aide d’une machine d’essai universelle, la résistance à la traction de la plaque de liaison extérieure doit être ≥ 600 MPa (après traitement thermique de l’acier 45) ou ≥ 800 MPa (après traitement thermique de l’acier 20Mn2). La rupture doit se produire dans une zone non perforée de la plaque de liaison extérieure. Une rupture à proximité d’un trou indique une concentration de contraintes lors du poinçonnage ; les paramètres de la matrice doivent alors être ajustés. Essai de dureté : Mesurer la dureté superficielle des plaques de liaison extérieures à l’aide d’un duromètre Rockwell. La dureté doit être comprise entre HRB 80 et 90 (à l’état recuit) ou entre HRC 35 et 40 (à l’état trempé et revenu). Une dureté excessive augmente la fragilité du matériau et sa susceptibilité à la rupture ; une dureté excessivement faible affecte sa résistance à l’usure.

Essai de flexion : Plier les plaques de liaison extérieures à 90° dans le sens de leur longueur. Aucune fissure ni cassure ne doit apparaître en surface après la flexion. Le retour élastique après déchargement doit être ≤ 5°. Ceci garantit que les plaques de liaison extérieures possèdent une ténacité suffisante pour résister aux chocs lors de la transmission.

3. Normes d'inspection de l'apparence

L'inspection visuelle combine l'inspection visuelle et l'inspection à la loupe (grossissement x10). Les exigences spécifiques sont les suivantes :

Qualité de surface : La surface de la plaque de liaison extérieure doit être lisse et plane, exempte de rayures (profondeur ≤ 0,02 mm), d’indentations ou d’autres défauts. Le revêtement phosphaté doit être uniforme et exempt de manques, de jaunissement ou d’écaillage. Qualité des bords : Les bords doivent être exempts de bavures (hauteur ≤ 0,03 mm), d’ébréchures (taille des ébréchures ≤ 0,1 mm), de fissures ou d’autres défauts. Les bavures mineures doivent être éliminées par passivation (immersion dans une solution de passivation pendant 5 à 10 minutes) afin d’éviter les rayures sur l’opérateur ou sur d’autres composants lors de l’assemblage.
Qualité des parois des trous : Les parois des trous doivent être lisses, exemptes d’irrégularités, de rayures, de déformations ou d’autres défauts. Lors du contrôle à l’aide d’un comparateur, le comparateur doit passer sans problème, tandis que le comparateur ne doit pas passer, garantissant ainsi la conformité du trou aux exigences de précision d’assemblage.

IV. Orientations pour l'optimisation du processus d'emboutissage : de la standardisation à l'intelligence

Avec les progrès constants des technologies de fabrication industrielle, les normes relatives aux procédés d'emboutissage des maillons extérieurs des chaînes à rouleaux sont également en constante évolution. Les développements futurs seront axés sur des procédés intelligents, écologiques et de haute précision. Les axes d'optimisation spécifiques sont les suivants :

1. Application des équipements de production intelligents

Introduction de machines d'emboutissage CNC et de robots industriels pour obtenir un contrôle automatisé et intelligent du processus d'emboutissage :

Machines d'emboutissage CNC : Dotées d'un système servo de haute précision, elles permettent un réglage en temps réel de paramètres tels que la pression d'emboutissage et la vitesse de course, avec une précision de contrôle de ±0,001 mm. Elles intègrent également des fonctions d'autodiagnostic, permettant la détection rapide de problèmes tels que l'usure des matrices et les anomalies de matériaux, et réduisant ainsi le nombre de produits défectueux.

Robots industriels : utilisés pour le chargement des matières premières, le transfert des pièces embouties et le tri des produits finis, ils remplacent les opérations manuelles. Cela améliore non seulement l’efficacité de la production (permettant une production continue 24 h/24), mais élimine également les écarts dimensionnels dus à la manipulation manuelle, garantissant ainsi une qualité de produit constante.

2. Promotion des procédés écologiques

Réduire la consommation d'énergie et la pollution environnementale tout en respectant les normes de processus :

Optimisation des matériaux du moule : L'utilisation d'un moule composite en acier rapide (HSS) et en carbure cémenté (WC) augmente la durée de vie du moule (la durée de vie peut être prolongée de 3 à 5 fois), réduit la fréquence de remplacement du moule et réduit le gaspillage de matériaux.

Améliorations du procédé de prétraitement : La promotion d’une technologie de phosphatation sans phosphore et l’utilisation de solutions de phosphatation respectueuses de l’environnement réduisent la pollution au phosphore. De plus, la pulvérisation électrostatique d’huile antirouille améliore son utilisation (le taux d’utilisation peut dépasser 95 %) et réduit les émissions de brouillard d’huile.

3. Modernisation des technologies d'inspection de haute précision

Un système d'inspection par vision industrielle a été mis en place pour permettre un contrôle qualité rapide et précis des plaques de liaison extérieures.

Doté d'une caméra haute définition (résolution ≥ 20 mégapixels) et d'un logiciel de traitement d'images, le système d'inspection par vision industrielle contrôle simultanément les plaques de liaison extérieures afin de vérifier leur précision dimensionnelle, les défauts d'aspect, l'alignement des trous et d'autres paramètres. Ce système affiche une vitesse d'inspection de 100 pièces par minute, soit une précision plus de 10 fois supérieure à celle d'une inspection manuelle. Il permet également le stockage et l'analyse en temps réel des données d'inspection, fournissant ainsi des données utiles à l'optimisation des processus.

Conclusion : Les normes sont essentielles à la qualité, et les détails déterminent la fiabilité de la transmission.

Le procédé d'emboutissage des plaques de maillons extérieurs de chaînes à rouleaux peut paraître simple, mais des normes strictes doivent être respectées à chaque étape : du contrôle de la composition chimique des matières premières à l'inspection qualité complète du produit fini, en passant par la garantie de la précision dimensionnelle lors de l'emboutissage. Le moindre oubli peut entraîner une dégradation des performances de la plaque de maillon extérieur et, par conséquent, compromettre la fiabilité de la transmission de l'ensemble de la chaîne à rouleaux.