Quelles sont les exigences particulières des processus d'usinage de précision couramment utilisés lors de la fabrication de chemins de roulement en acier inoxydable

Roulements en acier inoxydable , en particulier les roulements en acier inoxydable martensitique tels que l'AISI 440C, sont appréciés pour leur résistance à la corrosion et leur dureté combinées. Cependant, la fabrication de ces chemins de roulement nécessite des processus d'usinage de précision de haut niveau, tels que la rectification et la superfinition. En raison des propriétés métallurgiques inhérentes à l'acier inoxydable, ces étapes d'usinage imposent des exigences encore plus strictes en matière de paramètres de processus et de précision des équipements que celles de l'acier à roulements ordinaire.

1. Exigences particulières pour le meulage : prévention des dommages thermiques et de l'écrouissage

Le meulage est un processus essentiel pour former la géométrie des chemins de roulement et obtenir une précision dimensionnelle et de tolérance. Compte tenu de la dureté élevée et de la faible conductivité thermique de l'acier inoxydable 440C, le processus de meulage doit être strictement contrôlé pour éviter l'introduction de défauts de surface qui pourraient avoir un impact sur la durée de vie des roulements.

1. Contrôle strict de la chaleur de broyage

Accumulation de chaleur : en raison de la faible conductivité thermique de l'acier inoxydable 440C, la chaleur de meulage générée lors du meulage est difficile à dissiper rapidement, entraînant des températures élevées transitoires sur la surface de la pièce. Cette température élevée peut provoquer un ramollissement par revenu de la surface du chemin de roulement, réduisant ainsi la dureté du chemin de roulement et raccourcissant considérablement la durée de vie en fatigue des contacts.

Stratégie de refroidissement : Un liquide de refroidissement à haut débit et haute pression doit être utilisé pour un refroidissement robuste. La sélection d'un fluide de meulage doté d'excellentes propriétés de lubrification et de refroidissement est cruciale pour garantir un contrôle efficace de la température dans la zone de meulage et éviter la formation d'une couche de dommages thermiques.

Faible avance, vitesse élevée : pour réduire les forces de meulage et la génération de chaleur, une faible avance radiale et une vitesse de meule appropriée sont généralement nécessaires. Les propriétés d’auto-affûtage de la meule doivent également être optimisées pour conserver un tranchant tranchant et éviter l’émoussement, qui peut provoquer une augmentation brutale de la chaleur.

2. Suppression de l'écrouissage et du stress résiduel

Tendance à l'écrouissage du 440C : pendant la coupe ou le meulage, les grains de surface de l'acier inoxydable martensitique sont sujets à une déformation plastique, ce qui entraîne un écrouissage. Cette couche durcie augmente la difficulté de la découpe ultérieure et peut aggraver la rugosité de la surface.

Contrôle des contraintes résiduelles : des paramètres de meulage incorrects peuvent facilement introduire des contraintes de traction résiduelles sur la surface du chemin de roulement. Les contraintes de traction réduisent considérablement la résistance à la fatigue et à la corrosion sous contrainte d'un matériau. Une rectification de précision qualifiée doit générer une contrainte de compression résiduelle favorable sur la surface, ce qui est crucial pour améliorer la durée de vie en fatigue du contact de roulement des roulements.

II. Exigences particulières pour la superfinition : obtenir une intégrité de surface élevée

La superfinition, également connue sous le nom de rodage, est la dernière étape de l'usinage des chemins de roulement. Son objectif est d'éliminer l'ondulation de la surface et les erreurs de rondeur laissées par le meulage, obtenant ainsi une rugosité de surface extrêmement faible.

1. Contrôle de l'ondulation et de la précision topographique

Élimination des marques de meulage : Le cœur de la superfinition réside dans l'utilisation d'une pierre abrasive pour faire osciller le chemin de roulement à basse pression, haute fréquence et avec des courses courtes, éliminant ainsi efficacement les pics microscopiques laissés par le meulage. Pour les matériaux de haute dureté comme le 440C, la sélection des pierres (par exemple, taille des particules, liant) et le contrôle de la pression nécessitent un contrôle encore plus précis pour garantir que seuls les pics sont éliminés sans perturber la géométrie macroscopique du chemin de roulement.

Rondeur et précision du profil de rainure : l'ultra-finition améliore considérablement les erreurs de forme du profil du chemin de roulement. Les roulements en acier inoxydable de haute précision nécessitent une rondeur de chemin de roulement et une courbure de rainure à des niveaux microniques, voire submicroniques, ce qui exige la rigidité ultime et la précision de contrôle de mouvement de l'équipement d'ultra-finition.

2. Rugosité de surface et film lubrifiant

Ra extrêmement faible : l'ultra-finition peut réduire la rugosité de surface (Ra) des chemins de roulement en acier inoxydable à Ra 0,02 microns ou même moins. Cette surface ultra-lisse contribue à former un film lubrifiant hydrodynamique stable, réduisant ainsi la friction et la génération de chaleur, ce qui est crucial pour les performances à grande vitesse.

Optimisation de l'intégrité de la surface : pendant le processus d'ultra-finition, en contrôlant la pression de la pierre à huile et le fluide de coupe, une couche de déformation plastique à froid uniforme avec une contrainte de compression résiduelle est formée sur la surface du chemin de roulement. Cette couche améliore la résistance à l'usure et à l'écaillage du chemin de roulement et est cruciale pour la fiabilité des roulements en acier inoxydable.

3. Exigences de propreté et anti-pollution

Les roulements en acier inoxydable nécessitent une attention particulière en matière de propreté, car leurs environnements d'application sont souvent sensibles à la contamination.

Ébavurage et nettoyage : Un ébavurage et un lavage minutieux sont essentiels après le meulage et la superfinition. Même de minuscules particules métalliques ou résidus abrasifs, même au niveau du micron, peuvent causer des dommages secondaires aux chemins de roulement à grande vitesse, entraînant du bruit et une défaillance prématurée.

Prévention de la rouille et passivation : contrairement aux aciers à roulements ordinaires, les roulements en acier inoxydable nécessitent généralement une passivation après l'usinage pour éliminer le fer libre résiduel et les contaminants sur la surface, favoriser la formation d'un film protecteur d'oxyde de chrome et garantir que la résistance à la corrosion répond aux exigences de conception.