Anneaux en acier laminé : processus de laminage d'anneaux, nuances et guide d'approvisionnement pour les ébauches d'engrenages

Votre demande de prix répertorie une ébauche de couronne dentée : 1 050 mm de diamètre extérieur, paroi de 120 mm, 42CrMo4, trempée et revenue à 280 à 320 HB. Vous pouvez découper cet anneau dans une plaque d'acier, le découper dans un tube sans soudure ou le faire rouler. Pour une pièce qui supporte du couple et des tours pendant vingt ans, le laminage est normalement la bonne décision, et prendre cette décision tôt est ce qui permet de garder le budget d'usinage sous contrôle.

Version courte d'abord. Les anneaux en acier laminé sont sans soudure, leur flux de grains s'étend sur toute la circonférence dans la direction dans laquelle la pièce est chargée et ils consomment beaucoup moins de matière qu'un anneau découpé dans une tôle. Le compromis est que le laminage annulaire a ses propres règles concernant l’épaisseur, le diamètre et la forme des parois. Un fournisseur qui les ignore livrera un anneau ovale qu’aucun tour ne pourra sauver.

Qu'est-ce qu'un anneau en acier laminé ?

Un anneau en acier laminé, souvent appelé anneau laminé sans soudure, commence comme une billette coupée plutôt que comme une plaque. La billette est chauffée, bouleversée pour consolider le centre et percée pour ouvrir un trou. Il est ensuite acheminé vers un laminoir à anneaux, où un rouleau principal entraîné travaille l'extérieur de l'anneau tandis qu'un mandrin travaille l'intérieur, et des rouleaux axiaux maintiennent la hauteur. Le diamètre augmente, la paroi s'amincit et le grain est courbé en un flux continu autour de l'anneau.

Ce dernier point est la raison pour laquelle le processus existe. Rien n'est soudé, il n'y a donc aucune couture susceptible de se rompre et le grain suit la direction du cerceau, ce qui correspond exactement à la manière dont une jante dentée, une bague de roulement ou une bride supporte la charge.

Anneaux de raidissement forgés pour équipements de machines d'alimentation Anneaux laminés sans soudure en S355J2G3 pour les coques de cylindres de machines d'alimentation, les arbres de rotor et les tuyaux de transport, de dimensions Ø700-2 000 mm et 200-3 000 kg. Voir le produit →

L'outillage est suffisamment simple pour qu'une fraiseuse couvre une large gamme de tailles, de sorte que la même configuration qui roule une couronne d'engrenage peut rouler une bague de raidissement ou une ébauche de boîtier de roulement avec un changement de mandrin.

Ce que le roulement vous apporte, ce que la coupe ne vous apporte pas

Trois avantages apparaissent encore et encore dans l'atelier.

• Flux de grains circonférentiel. Un anneau découpé dans une plaque a du grain qui traverse toute la section, de sorte que l'alésage et le diamètre extérieur se terminent par des extrémités de grain exposées. Sous des charges répétées, c’est là que commencent les fissures.
• Rendement matériel. Couper un anneau de 1 000 mm dans une plaque supprime tout le centre. Un anneau laminé part d'une ébauche percée, utilise moins d'acier pour la même pièce finie et nécessite moins de tournage pour atteindre la taille finale.
• Propriétés uniformes. Le laminage affine la structure et ferme la porosité, de sorte que la dureté et la ténacité restent plus constantes autour de l'anneau que dans une découpe en plaque ou une coulée.

Le coût découle de ces trois points. Pour les grands anneaux, le laminage d'anneaux est souvent moins cher par pièce finie, même si l'étape de formage coûte plus cher qu'une découpe de plaque, car vous achetez moins d'acier et passez moins d'heures sur la machine.

Laminé, découpé en plaque ou découpé en tube : une comparaison pratique

Lorsqu'un acheteur demande si cela vaut la peine de rouler, la réponse dépend de la taille, de la charge et de la quantité. Le tableau ci-dessous présente les compromis dans les termes qui comptent au stade de la cotation.

Si l'anneau est petit, légèrement chargé et nécessaire rapidement, une coupe en plaque est très bien et personne ne devrait vous en dissuader. Au moment où l’anneau repose dans une transmission, un roulement ou une enveloppe de pression, le balancier bascule vers le roulement.

Tolérances, tolérances et détails que les acheteurs oublient

Les arguments relatifs aux spécifications commencent et se terminent généralement par le matériau et la dureté, mais les dimensions indiquées sur le dessin déterminent si la pièce peut être fabriquée.

Tel que laminé, brut d'usinage ou fini

Les anneaux laminés sont cités dans trois conditions. Les anneaux bruts de laminage comportent la tolérance de roulement complète plus une surépaisseur d'usinage. Les anneaux grossièrement usinés sont dépourvus de calamine et leurs faces sont carrées, ce qui améliore la concentricité et permet de gagner du temps d'installation dans votre propre atelier. Les bagues finies arrivent à la taille du dessin avec des alésages, des rainures de clavette ou des dents déjà taillées, ce qui convient aux acheteurs qui préfèrent ne pas investir dans une capacité de tournage importante.

Tolérances et allocations

• Diamètre et hauteur : les anneaux bruts de laminage ont généralement une tolérance basée sur un pourcentage du diamètre, de sorte qu'un anneau de 1 200 mm ne sera pas aussi étanche qu'un anneau de 300 mm.
• Surépaisseur d'usinage : 3 à 6 mm par surface est normal, plus si la bague est trempée et revenue après le laminage et que la déformation doit être absorbée.
• Concentricité et planéité : acceptez-les dès le début, car elles déterminent la conception du luminaire et peuvent ajouter une seconde opération.

Géométrie à discuter avant de commander

Le roulement à anneaux aime les murs suffisamment épais pour rester stables et les hauteurs que les rouleaux axiaux peuvent contrôler. Les parois très fines, les anneaux très courts et les formes extérieures en escalier nécessitent soit un processus différent, soit une étape d'usinage supplémentaire. Envoyez le dessin et demandez, plutôt que de supposer.

Nuances d'acier et traitement thermique

Les anneaux laminés sont produits en aciers au carbone, alliés et inoxydables, ainsi qu'en alliages de nickel lorsque la température de service l'exige. Les choix courants incluent 1045 et 4140 pour les pièces de machines générales, 42CrMo4 et 18CrNiMo7-6 pour les ébauches d'engrenages, et des nuances d'acier inoxydable telles que SS316L et SS420 où la résistance à la corrosion ou à l'usure est importante. Chaque nuance a sa propre fenêtre de forgeage, et l'acier inoxydable pardonne moins la plage de température et la vitesse de refroidissement que l'acier au carbone.

Bagues d'usure forgées SS420 pour machines d'alimentation Anneaux X46Cr13 résistants à la corrosion et à l'usure, Ø500-1200 mm et 30-200 kg, adaptés aux équipements de transformation d'aliments pour animaux exposés à l'humidité et au sel. Voir le produit →

Le traitement thermique après laminage décide des propriétés finales. La normalisation, la trempe et le revenu, la cémentation, le durcissement par induction et la détente résolvent chacun un problème différent, et l'ordre des opérations compte autant que le réglage du four, il est donc utile de comprendre le bases du traitement thermique des métaux avant de fixer une plage de dureté sur un dessin.

Où sont utilisés les anneaux en acier laminé

Production d’énergie éolienne et électrique. Les couronnes dentées des boîtes de vitesses et les porte-satellites pour les turbines de la classe 3 MW à 10 MW sont roulés, car une bague forgée gère mieux l'inversion de couple qu'une ébauche taillée dans une plaque et bien mieux qu'une pièce moulée. Les aubes directrices des turbines hydroélectriques, les arbres des générateurs et les parties des îlots nucléaires conventionnels suivent la même logique.

Pièces forgées de couronne de boîte de vitesses d'éolienne pour turbines de 5 MW à 10 MW Couronnes dentées 18CrNiMo7-6 cémentées et rectifiées avec précision pour réducteurs principaux planétaires de 5 MW à 10 MW, avec blocs dentés modulaires et Ø1 300 à 3 000 mm, 1 400 à 7 000 kg. Voir le produit →

Machines marines et portuaires. Les arbres d'hélice, les arbres intermédiaires, les mèches et les pivots de gouvernail, les chemins de roulement d'orientation, les brides forgées et les boulons marins reposent tous sur un anneau sans soudure ou une barre forgée qui démarre de la même manière.

Mines, métallurgie, pétrole et gaz. Les arbres principaux de concasseur, les maillons de chenille d'excavatrice, les boîtiers de roulements de laminoirs, les arbres de rouleaux, les couvercles de soupape et les têtes de carter sont des pièces forgées en anneau ou à matrice ouverte, formés pour former puis usinés selon le dessin.

Quand le roulement d’anneaux est le mauvais choix

Le roulage n'est pas une réponse universelle, et un fournisseur qui le pousse pour chaque pièce vous dit quelque chose. Évitez-le lorsque l'anneau est petit et légèrement chargé, lorsque la quantité annuelle est d'une ou deux pièces et que l'outillage ne peut pas être amorti, lorsque la forme est véritablement non axisymétrique ou lorsqu'une taille de tube standard correspond déjà au dessin. Une découpe en plaque, une découpe en tube ou un assemblage soudé et usiné seront moins chers et tout aussi adaptés à l'usage prévu.

Des exigences mixtes sont courantes. Un projet peut avoir besoin d'anneaux roulés pour le chemin de charge et composants forgés et usinés sur mesure pour supports, protections et boîtiers. Un fournisseur qui couvre les deux, du forgeage et du traitement thermique en passant par le soudage jusqu'à l'usinage final, vous décharge d'une grande partie du travail de coordination.

Quoi envoyer avec votre demande de prix

Une demande complète permet d’obtenir un devis utilisable en un seul tour au lieu de trois. Incluez les éléments suivants :

• Un dessin avec les dimensions définitives, plus une note sur quelles surfaces sont fonctionnelles.
• Nuance d'acier, état de traitement thermique et plage de dureté.
• Quantité par an et par sortie, avec éventuelle prévision au-delà de la première commande.
• Tests requis : contrôle par ultrasons, contrôle par magnétoscopie, propriétés mécaniques, étude de dureté.
• Niveau de documentation, par exemple un certificat d'inspection 3.1.
• État de livraison : brut de roulage, brut d'usinage ou fini.
• Destination et date requise, le fret et le délai de livraison sont donc indiqués ensemble.

Une bague en acier laminé est un produit simple avec une courte liste de problèmes qui peuvent se produire : un mauvais processus, une paroi trop fine pour être laminée, une surépaisseur d'usinage qui disparaît lors du traitement thermique. Réglez-les au stade du devis et le reste du projet se déroule tranquillement. Si vous vous trompez, vous paierez pour une deuxième chaleur, un deuxième ensemble d'outillage et une conversation difficile avec votre client.