Étude des sollicitations subies par les engrenages
Les engrenages subissent des dégradations variables en fonction de la géométrie, des sollicitations et de l’environnement. Le macro-pitting (écaillage), le micro-pitting (micro-écaillages), la rupture en flanc de dent, la rupture en fatigue en pied de dent et les usures par abrasion et par adhésion sont les modes de dégradations les plus fréquents sur les engrenages métalliques. Pour augmenter la durée de vie des engrenages, un choix pertinent du traitement thermique à réaliser est nécessaire et fera l’objet d’un second article.
Figure 1. Sollicitations supportées par les engrenages.
Figure 2. Répartition des contraintes inégales le long d’une dent.
Figure 3. Évolution des contraintes de cisaillement en fonction du coefficient de frottement.
Figure 4. Répartition des contraintes de cisaillement d’une surface soumise à des pressions de Hertz au niveau du diamètre primitif de la roue dentée. La lettre « a » représente la demi-largeur de contact et « P » la pression de Hertz exercée à la surface.
Figure 5. Exemple d’écaille formée sur le primitif d’un engrenage.
Figure 6. Écaillages sur une roue dentée couvrant la largeur de la dent. Traitement thermique de trempe après chauffage superficiel par induction.
Figure 7. Piqûres évolutives sur une roue traitée dans la masse.
Figure 8. Développement d’une piqûre dans le cas d’une initiation en surface.
Figure 9. Développement d’une rupture de flanc de dent.
Figure 10. Développement d’une rupture de flanc de dent.
Figure 11. Rupture par fatigue causée par une sollicitation en flexion alternée en pied de dent. Présence de lignes d’arrêts marquant le caractère progressif de la rupture.
Figure 12. Dent rompue par fatigue par flexion alternée en pied de dent. La partie lisse est la zone de propagation de la fissure avant la rupture complète de la dent.
Figure 13. Formation du micro-pitting sur le creux en dessous du diamètre primitif de la roue dentée.
Figure 14. Évolution de la répartition des contraintes de cisaillement en sous-couche sous l’action des forces de frottement.
Figure 15. Foisonnement de micro-écailles à la surface d’une roue dentée
Figure 16. Zones de plastification caractéristiques du micro-pitting.
Figure 17. Microfissures orientées dans une direction opposée à celle des forces de frottement.
Figure 18. Stade ultime d’usure par abrasion d’une roue dentée.
Figure 19. Usure par abrasion diminuant la largeur de la dent.
Figure 20. Grippage à froid d’une roue dentée.
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