Etude sur la réduction des défauts de pliage du métal sur le dessus des dents formées avec un rouleau de finition dans le processus de laminage d'engrenages

Jul 14, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 4691 (2023) Citer cet article

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Le processus de laminage croisé est une nouvelle méthode de fabrication d’engrenages de grand diamètre, qui présente de grands avantages. Tandis que pendant le processus de fabrication d'engrenages avec roulement croisé, en raison de la différence de mécanisme de déformation entre les profils de dents formés à droite et à gauche, une pointe est tirée au sommet de la dent de la pièce, ce qui affecte gravement la qualité du formage. Pour éliminer le défaut survenu, le rouleau de finition est proposé et conçu, l'équation du mouvement du rouleau de finition est établie et résolue, le principe de l'augmentation de la hauteur de la dent formée est obtenu. Un modèle d'éléments finis (EF) simplifié avec rouleau de finition et rouleau de non-finition est également établi dans le logiciel DEFORM-3D. La comparaison des résultats de simulation entre deux situations est analysée et on peut conclure qu'avec le rouleau de finition, les saillies des deux côtés du dessus de dent de la pièce à usiner à chaque étape sont aplaties par le rouleau de finition, et l'accumulation du dessus de dent Aucune saillie ne se produira, ce qui signifie qu'aucune extrusion ni finition du dessus de la dent de la pièce ne sont nécessaires. De plus, l'expérience avec le rouleau de finition est réalisée et l'efficacité du rouleau de finition peut être vérifiée.

Le processus de laminage d'engrenages est une nouvelle méthode de fabrication d'engrenages de grand diamètre, qui présente de grands avantages, tels que des cadences de production plus élevées, des économies considérables de métal, une capacité de charge améliorée et une durée de vie prolongée des outils par rapport aux méthodes de fabrication conventionnelles1. Cependant, pendant le processus de fabrication d'engrenages avec roulement d'engrenages, en raison de la différence de mécanisme de déformation entre les profils de dents droite et gauche, une pointe est tirée au sommet de la dent, appelée oreille de lapin, comme le montre la figure 1, ce qui affecte gravement le qualité de formage, entraînant un défaut de pliage du métal sur le dessus de la dent formé.2

L'oreille de lapin sur le dessus de la dent de la pièce formée2.

Pour réduire le défaut, de nombreux travaux de recherche ont été consacrés. Kamouneh a analysé le défaut de l'oreille de lapin sur le dessus de la dent en combinant la méthode des éléments finis et l'expérience et a proposé une solution possible pour réduire le défaut. Cependant, la solution possible n’a pas été vérifiée par l’expérience3,4,5. Yu et coll. a étudié la formation de l'arbre d'engrenage par le processus de laminage à coin croisé et analysé l'influence de la température de laminage, de la force de frottement, de la forme de la pièce et d'autres changements sur le phénomène de l'oreille de lapin et a conclu que le défaut est causé par le flux ascendant de métal sur le profil de la dent provoqué par le frottement entre la dent de la matrice et la dent formée de la pièce. Alors que les mesures visant à diminuer le défaut n'ont pas été mentionnées6. Wang a étudié le formage par roulement des engrenages par la méthode FE, a quantifié le phénomène de défaut d'oreille de lapin et a étudié l'influence de différents paramètres de processus sur le pliage du métal sur le dessus de la dent. La hauteur de l'oreille de lapin a été efficacement réduite en préformant la pièce et en optimisant les paramètres du processus. Cependant, toutes les données de recherche étaient basées sur une simulation par éléments finis et aucune vérification expérimentale n’a été effectuée7,8. Zhu a étudié l'influence du glissement relatif entre les profils de dents sur l'écoulement du métal pendant le processus de laminage, a analysé les facteurs qui influencent le défaut de l'oreille de lapin et les a résumés comme étant bénéfiques pour le formage d'engrenages avec une hauteur de dent standard, l'augmentation de la température de formage et la réduction du frottement. pour réduire le défaut de l'oreille du lapin. Après le pressage de l'engrenage pour la finition, le défaut de pliage du métal sur la pointe de la dent peut être éliminé et effectué des expériences de roulement.9

Cependant, lors de la formation d'engrenages à module élevé (supérieur à 5) ou d'engrenages à denture élevée, l'optimisation des paramètres du processus ne peut pas être en mesure d'éliminer le défaut de pliage du métal sur le dessus de dent formé10. Par conséquent, dans cet article, un dispositif à rouleaux de finition est conçu. Comme illustré sur la figure 2, pendant le processus de laminage des engrenages, la hauteur des dents de la pièce augmente progressivement, le rouleau de finition roule sur le dessus de la dent et le métal tiré vers le haut par la friction est pressé pour empêcher l'accumulation d'oreilles de lapin. De plus, le défaut de pliage du métal sur la pointe de la dent peut être éliminé.