Les bielles sont des composants essentiels des moteurs à essence et diesel. Leur grande variété et leur forte demande, notamment pour les moteurs automobiles, sont les plus demandées. Aujourd'hui, Xiaogong vous présente les connaissances nécessaires à la fabrication des bielles.
La structure et la fonction de la bielle
La bielle est une bielle non circulaire relativement fine à section variable. La section du corps de bielle diminue progressivement de la grande à la petite extrémité pour s'adapter aux variations rapides de la charge dynamique pendant le travail. Elle est composée de la tête de bielle, du corps de bielle et de la petite extrémité de la bielle. La tête de bielle est séparée, la moitié étant intégrée au corps de bielle, l'autre moitié constituant le couvre-bielle. Ce dernier est assemblé au tourillon principal du vilebrequin par des boulons et des écrous.
La bielle relie le piston au vilebrequin et transmet la force exercée sur le piston au vilebrequin, convertissant le mouvement alternatif du piston en mouvement rotatif du vilebrequin. C'est l'un des principaux organes de transmission du moteur automobile. Elle transmet au vilebrequin la pression du gaz en expansion agissant sur la partie supérieure du piston, transformant ainsi le mouvement linéaire alternatif du piston en mouvement rotatif du vilebrequin pour produire la puissance.
Matériau de la pièce et ébauches
La plupart des bielles sont fabriquées à partir d'aciers haute résistance 45 et 40Dr, etc., trempés et revenus pour améliorer les performances de coupe et la résistance aux chocs. La dureté de l'acier 45 doit être de HB217 à 293, et celle de l'acier 40Dr de HB223 à 280. Certaines bielles utilisent également la fonte ductile et la métallurgie des poudres, ce qui permet de réduire le coût des ébauches.
Les ébauches de bielles en acier sont généralement produites par forgeage. Il existe deux types d'ébauches : le corps et le couvercle sont forgés séparément, et le processus de rupture entraîne un gonflement. De plus, afin d'éviter tout défaut dans l'ébauche, une mesure de dureté à 100 % et une détection des défauts sont nécessaires.
Procédé d'usinage des bielles
1. Positionnement et serrage 1) Le choix correct de la référence brute et la conception rationnelle du dispositif de positionnement initial sont des points cruciaux de la technologie d'usinage. Lors de l'usinage des surfaces de positionnement des têtes de bielle, la face d'extrémité de référence de la bielle, le cercle extérieur à trois points de l'ébauche de la petite extrémité et les deux points du cercle extérieur de l'ébauche de la grande extrémité sont utilisés pour le positionnement de référence brut. De cette manière, la surépaisseur d'usinage des trous de tête, des trous de tête et des surfaces d'usinage du couvercle est uniforme, et le pesage et la déduplication de l'extrémité de la grande extrémité de la bielle sont assurés, ainsi que la forme et la position finales de l'assemblage.
2) Lors de l'usinage de la bielle et de l'assemblage, les méthodes d'usinage et de positionnement de l'extrémité de la bielle, de la surface supérieure et latérale de la petite tête et de la grande tête sont utilisées. Lors de l'usinage du couvercle de bielle, du trou de boulon à l'ergot, les méthodes d'usinage et de positionnement de sa face d'extrémité, des deux faces d'appui des boulons et de la face latérale d'une face d'appui des boulons sont utilisées. Ce type de méthode de positionnement et de serrage offre une grande précision de positionnement répété, un positionnement stable et fiable, une faible déformation des pièces et une utilisation aisée. Il peut être utilisé pour divers processus, de l'ébauche à la finition. La référence de positionnement étant unifiée, la taille et la position des points de positionnement sont également conservées pour chaque processus. Ces conditions garantissent la stabilité du processus et la précision de l'usinage.
2. Organisation de la séquence de traitement et division des étapes de traitement
La précision dimensionnelle, la précision de forme et la précision de positionnement de la bielle sont très élevées, mais sa rigidité est faible et elle se déforme facilement. Les principales surfaces d'usinage de la bielle sont les trous de tête, grands et petits, les deux faces d'extrémité, la surface de jonction entre le couvercle et le corps de la bielle, ainsi que les boulons. Les surfaces secondaires sont les trous de graissage, les rainures de verrouillage, etc. Des processus tels que le pesage et le délestage, l'inspection, le nettoyage et l'ébavurage sont également nécessaires. La bielle est forgée par matrice, et la surépaisseur d'usinage du trou est importante, ce qui facilite la génération de contraintes résiduelles lors de la coupe. Par conséquent, lors de la conception du processus, les étapes d'ébauche et de finition de chaque surface principale doivent être séparées. Ainsi, la déformation causée par l'ébauche peut être corrigée lors de la semi-finition. La déformation générée lors de la semi-finition peut être corrigée lors de la finition, ce qui permet de respecter les exigences techniques de la pièce et de traiter en priorité les données de positionnement lors de la conception du processus.
Le processus de bielle peut être divisé en plusieurs étapes :
1) Étape d'usinage grossier L'étape d'usinage grossier est également l'étape de traitement avant que le corps de la bielle et le couvercle ne soient combinés : principalement le traitement du plan de référence, y compris le traitement du plan de référence auxiliaire, et la préparation de la combinaison du corps de la bielle et du couvercle, comme les surfaces opposées des deux. fraisage, meulage, etc.
2) Étape de semi-finition L'étape de semi-finition est également le traitement après la combinaison du corps de bielle et du couvercle, comme le meulage fin de deux plans, le gros trou de tête semi-fini et le chanfreinage du trou, etc. En bref, c'est l'étape de préparation pour la finition des grands et petits trous de tête.
3) Étape de finition L'étape de finition consiste principalement à garantir que tous les grands et petits trous sur la surface principale de la bielle répondent aux exigences du dessin, telles que le rodage du grand trou d'extrémité, l'alésage fin du petit trou de palier d'extrémité, etc.
4) Tableau de flux de processus de traitement des bielles
Quel type de bielle est une bonne bielle ?
La petite extrémité de la bielle est reliée au piston par l'axe de piston, et la grande extrémité au tourillon du vilebrequin. La taille des grandes et petites extrémités dépend de la surface d'appui. La température de fonctionnement de la bielle est de 90 à 100 °C et sa vitesse de rotation est de 3 000 à 5 000 tr/min. Afin d'assurer l'entrée en douceur des pièces forgées de bielle dans la ligne de production d'usinage de précision automatique et la précision d'assemblage des pièces finies dans le moteur, et de maintenir simultanément une fréquence élevée de contraintes alternées de tension et de compression pendant le fonctionnement à grande vitesse, le vilebrequin doit être constamment en équilibre, ce qui exige une résistance et une durée de vie élevées des pièces forgées de bielle.
Dans le but de respecter la précision dimensionnelle des dessins, les pièces forgées de bielles doivent également répondre aux exigences techniques et de qualité suivantes :
1. La pente de forgeage non injectée est comprise entre 3° et 5°, et le rayon de congé non injecté R est compris entre 2 et 5 mm.
2. La surface non usinée doit être lisse et aucun défaut tel que des fissures, des plis, des cicatrices et des écailles d'oxyde (piqûres d'une profondeur > 1 mm) n'est autorisé.
3. La largeur de la bavure résiduelle sur la surface de séparation est inférieure ou égale à 0,8 mm.
4. La direction des fibres métalliques dans la section longitudinale doit suivre l'axe central et être alignée avec la forme. Il ne doit y avoir ni désordre ni discontinuité, et aucun défaut tel que porosité, pliage ou inclusions non métalliques n'est toléré.
5. La dureté du traitement de trempe et de revenu est comprise entre 220 et 270HB.
6. Les pièces forgées doivent être inspectées pour détecter les défauts.
7. La soudure de réparation n'est pas autorisée pour les défauts sur les pièces forgées.
8. L'écart de qualité de chaque lot de pièces forgées est inférieur ou égal à 3 %.
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