Les roulements à billes sont des composants essentiels de divers systèmes mécaniques, conçus pour leur dureté élevée afin de garantir leur résistance à l'usure et leur capacité à supporter des contraintes de contact élevées. Pendant de nombreuses années, cette philosophie de conception a bien fonctionné tant que prévalaient des configurations de roulements traditionnelles avec des contraintes de compression prédominantes. La fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) n'était pas une préoccupation majeure dans ces configurations. Cependant, comme l'industrie continue d'évoluer vers des solutions intégrées plus efficaces et plus légères, où les roulements sont combinés avec des paliers, de nouveaux défis se posent en raison de l'introduction de contraintes de traction dans les bagues de roulement.

Historiquement, les aciers pour roulements n'ont pas été résistants à la CSC, classés dans la classe 3 selon les normes ECSS. Néanmoins, une avancée prometteuse se profile à l'horizon. Des études détaillées menées par AAC dans le cadre d'un contrat de l'ESA ont montré qu'il pourrait être possible de transformer l'acier à roulements conventionnel en un matériau présentant une résistance élevée à la fissuration par corrosion sous tension grâce à des processus de fabrication optimisés. Ce développement passionnant a conduit au lancement d'un projet spécifique visant à explorer les possibilités d'augmenter la résistance à la CSC dans les aciers pour roulements.


Cronidur 30 : Le candidat prometteur

Au cours de l'examen préliminaire, un candidat s'est imposé comme le plus prometteur : le Cronidur 30. Les recherches menées ont permis d'identifier un processus de traitement thermique spécifique susceptible de créer une variante de matériau capable de résister à des essais de CSC à un niveau de contrainte de 50% de Rp02, le tout sans aucun signe de corrosion ou de phénomène de fissuration par corrosion sous contrainte. Cette variante présente notamment une résistance et une dureté exceptionnelles, avec une résistance ultime à la traction (UTS) d'environ 2100 MPa, une limite d'élasticité (Rp02) d'environ 1600 MPa et une dureté impressionnante allant de 650 à 670 HV1 ou 58 HRC.


Essais en conditions réelles : Un triomphe sous la forme d'un engrenage à transmission harmonique

Pour valider le potentiel du Cronidur 30 en tant qu'acier pour roulements résistant à la fissuration par corrosion sous tension, un programme d'essais complet a été mis au point, qui a abouti à un essai de durée de vie réussi sur un engrenage Harmonic Drive®. Cet engrenage spécifique contient un roulement générateur d'ondes constitué de deux anneaux minces qui subissent une déflexion pendant le fonctionnement, ce qui entraîne l'introduction de contraintes de traction.

Ces anneaux ont été méticuleusement usinés à partir de Cronidur 30 et soumis à un processus de traitement thermique spécialisé, sous l'expertise de l'AAC. Après le traitement, un test de durée de vie exigeant a été effectué dans des conditions de vide thermique pendant près de 6 mois, allant de températures brûlantes de +90°C à des extrêmes glacials de -40°C. L'inspection a révélé que les bagues de roulement étaient dans un état exceptionnel, ne présentant aucun signe d'usure dans les bagues et aucune dégradation de leurs microstructures.


Une conclusion prometteuse

En conclusion, les recherches et les essais approfondis ont mis en lumière la possibilité d'obtenir une résistance à la fissuration par corrosion sous tension dans les aciers pour roulements. La transformation réussie du Cronidur 30 en une variante résistante à la fissuration par corrosion sous tension promet non seulement de nouveaux horizons dans la technologie des roulements, mais ouvre également la voie à des applications similaires dans d'autres composants soumis à des contraintes, tels que les roues dentées.

Ce développement passionnant témoigne de la puissance de l'optimisation des processus de fabrication et ouvre de nouvelles possibilités pour améliorer la durabilité et la fiabilité des composants critiques dans diverses industries. Alors que nous continuons à repousser les limites de l'ingénierie, des innovations telles que CronHard représentent des avancées cruciales pour garantir la sécurité et l'efficacité de nos machines de pointe.

Tests dans l'environnement spatial proposés par l'AAC


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