En tant que fournisseur d'arbre à cames de premier plan, on me pose souvent des questions sur le processus complexe de fabrication d'arbre à cames. Dans ce blog, je vous emmènerai tout au long du parcours de la façon dont un arbre à cames est fabriqué, des matières premières au produit fini.
Sélection de matières premières
La première étape de la fabrication d'arbre à cames est la sélection de la bonne matière première. Le choix du matériau dépend des exigences spécifiques de l'arbre à cames, telles que son application, sa capacité de charge et sa durabilité. Les matériaux couramment utilisés comprennent des aciers en alliage, des fers à fonds et parfois même des alliages en aluminium pour des applications spécialisées.
Les aciers en alliage sont populaires en raison de leur résistance élevée, de leur ténacité et de leur résistance à l'usure. Ils peuvent être traités à la chaleur pour obtenir la dureté et les propriétés mécaniques souhaitées. Les fers coulés, en revanche, sont connus pour leur bonne capacité d'amortissement et sont souvent utilisés dans les applications où la réduction du bruit est importante. Les alliages en aluminium sont légers, ce qui peut être bénéfique pour réduire le poids global du moteur, mais ils peuvent ne pas être aussi forts que l'acier ou la fonte.
Une fois le matériel sélectionné, il est généralement acheté sous forme de barres ou de billettes. Ces matières premières sont ensuite inspectées pour la qualité et la précision dimensionnelle avant d'être envoyées au processus d'usinage.
Usinant l'arbre à cames
Le processus d'usinage est l'endroit où la matière première est transformée en la forme de base de l'arbre à cames. Cela implique plusieurs étapes, chacune nécessitant une précision et une expertise.
Tournant
La première opération d'usinage tourne généralement. La barre brute ou la billette est montée sur un tour et le diamètre extérieur est usiné à la taille spécifiée. Ce processus aide à éliminer toutes les irrégularités de surface et garantit que l'arbre à cames a une surface extérieure lisse et uniforme. Pendant le tournage, l'arbre à cames est également centré et fait face à le préparer pour les prochaines opérations d'usinage.
Fraisage
Après avoir tourné, les lobes et les journaux CAM sont fraisés. Le broyage est un processus qui utilise un coupeur rotatif pour éliminer le matériau de la pièce. Des frais de fraisage spécialisés sont utilisés pour créer les formes complexes des lobes CAM, qui sont conçus pour contrôler l'ouverture et la fermeture des vannes du moteur. La forme des lobes CAM est essentielle, car elle détermine la portance, la durée et le calendrier de la soupape, qui à leur tour affectent les performances du moteur.
Affûtage
Une fois les lobes et les journaux de came, l'arbre à cames subit un processus de broyage. Le broyage est une opération de finition qui utilise une roue abrasive pour éliminer une petite quantité de matériau de la surface de l'arbre à cames. Ce processus aide à atteindre la finition de surface et la précision dimensionnelle requise. Les lobes CAM sont broyés à un degré élevé de précision pour assurer le fonctionnement de la valve lisse et minimiser l'usure.
Traitement thermique
Le traitement thermique est une étape importante dans la fabrication de l'arbre à cames car il contribue à améliorer les propriétés mécaniques du matériau. Après l'usinage, l'arbre à cames est chauffé à une température spécifique puis refroidi à un rythme contrôlé. Ce processus peut durcir le matériau, augmenter sa résistance et améliorer sa résistance à l'usure.
Il existe plusieurs types de processus de traitement thermique qui peuvent être utilisés, selon le matériau et les propriétés souhaitées de l'arbre à cames. Certains processus courants de traitement thermique comprennent la trempe, la trempe et le durcissement à induction. La trempe implique le chauffage de l'arbre à cames à haute température, puis le refroidir rapidement dans un milieu de trempe, comme l'huile ou l'eau. Ce processus durcit le matériau mais peut également le rendre cassant. La température est ensuite utilisée pour soulager les contraintes internes et réduire la fragilité du matériau. Le durcissement à induction est un processus de traitement thermique localisé qui utilise un courant électrique pour chauffer la surface de l'arbre à cames, suivi d'un refroidissement rapide. Ce processus peut durcir sélectivement les lobes et les revues CAM, tout en laissant le reste de l'arbre à cames relativement doux et ductile.
Revêtement de surface
Pour améliorer davantage la résistance à l'usure et les performances de l'arbre à cames, un revêtement de surface peut être appliqué. Il existe plusieurs types de revêtements de surface qui peuvent être utilisés, notamment le revêtement en nitratide, en chrome et en revêtement de carbone de type diamant (DLC).
La nitrade est un processus qui implique de diffuser l'azote dans la surface de l'arbre à cames pour former une couche de nitrure dure. Cette couche peut améliorer considérablement la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion de l'arbre à cames. Le placage chromé est un autre revêtement de surface populaire qui fournit une surface dure et lisse qui peut réduire les frictions et l'usure. Le revêtement DLC est une technologie relativement nouvelle qui utilise une fine couche de carbone de type diamant pour fournir une excellente résistance à l'usure et une faible frottement.
Inspection et test
Avant que l'arbre à cames ne soit prêt à être expédié au client, il subit une série d'inspections et de tests pour s'assurer qu'il répond aux spécifications requises. Ces inspections et tests comprennent l'inspection dimensionnelle, les tests de dureté, l'inspection de la finition de surface et les tests fonctionnels.
Une inspection dimensionnelle est utilisée pour vérifier que l'arbre à cames a les dimensions et les tolérances correctes. Cela se fait généralement à l'aide d'instruments de mesure de précision, tels que les micromètres, les étriers et les machines de mesure des coordonnées (CMMS). Des tests de dureté sont utilisés pour garantir que l'arbre à cames a la dureté requise tout au long de sa coupe transversale. Cela se fait généralement à l'aide d'un testeur de dureté, comme un testeur de dureté Rockwell ou Brinell. L'inspection de la finition de surface est utilisée pour garantir que l'arbre à cames a la rugosité et la finition de surface requises. Cela peut être fait en utilisant un profilomètre de surface.
Les tests fonctionnels sont utilisés pour vérifier que l'arbre à cames fonctionne correctement et répond aux exigences de performance du moteur. Cela peut impliquer le test de l'arbre à cames dans un banc d'essai ou dans un moteur réel. Pendant les tests fonctionnels, la levée de soupape, la durée et le calendrier sont mesurés pour s'assurer qu'ils sont dans les limites spécifiées.
Nos produits d'arbre à cames
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Références
- "Ingénierie et technologie de fabrication" par S. Kalpakjian et SR Schmid
- "Conception de moteur automobile" par David Crolla
- "Material Science and Engineering: An Introduction" par William D. Callister Jr. et David G. Rethwisch