Processus de fabrication du vilebrequin et détails

Le vilebrequin est un composant essentiel du moteur. Il joue un rôle crucial dans la conversion du mouvement alternatif du piston en mouvement rotatif et la transmission de la puissance. En raison de ses conditions de fonctionnement difficiles, il doit présenter une résistance et une rigidité élevées, ainsi qu'une excellente résistance à l'usure. Par conséquent, son processus de fabrication est extrêmement exigeant, nécessitant de multiples étapes complexes et précises.

Sélection des matériaux du vilebrequin :
L'acier allié de haute qualité ou la fonte ductile sont généralement utilisés pour la fabrication des vilebrequins. Les matériaux courants sont le 40Cr, le 42CrMo, l'acier 45# et le QT700-2. Ces matériaux présentent une excellente trempabilité et une excellente résistance à la fatigue, et peuvent supporter les chocs et les couples de torsion importants générés lors d'un fonctionnement à grande vitesse.

Forgeage du vilebrequin :
Le forgeage est un procédé clé du formage du vilebrequin et se divise principalement en forgeage ouvert et en matriçage. Les vilebrequins destinés aux véhicules de petite et moyenne cylindrée sont principalement fabriqués par matriçage, ce qui offre une précision de formage et une efficacité de production élevées. Avant le forgeage, la matière première doit être chauffée à environ 1 150 °C à 1 250 °C pour garantir une bonne plasticité. Grâce à plusieurs procédés, dont le préforgeage et le forgeage final, l'ébauche brute est initialement façonnée pour lui donner le contour général du vilebrequin.

Traitement thermique du vilebrequin :
Le traitement thermique est une étape essentielle de la fabrication du vilebrequin, visant principalement à améliorer ses propriétés mécaniques et sa durée de vie. Les procédés de traitement thermique courants comprennent la normalisation, la trempe et le revenu, ainsi que la cémentation. La normalisation soulage les contraintes de forgeage et affine la granulométrie. La trempe et le revenu améliorent encore la résistance et la ténacité. Certains vilebrequins hautes performances nécessitent également une trempe haute fréquence ou un durcissement par induction pour obtenir une dureté élevée de la surface des tourillons et améliorer la résistance à l'usure.

Usinage du vilebrequin :
Après le forgeage et le traitement thermique, le vilebrequin subit plusieurs opérations d'usinage afin d'obtenir des tolérances dimensionnelles et géométriques précises. Les principaux procédés comprennent :

Ébauche : Le tournage élimine l'excédent de métal et pré-usine les tourillons.

Semi-finition : Un usinage supplémentaire est effectué sur différentes parties du vilebrequin, laissant un léger excédent.

Finition : La rectification et le polissage fins permettent de garantir que les tourillons principaux et les tourillons de bielle répondent aux dimensions, à l'état de surface et aux exigences de précision géométrique prévus.

Équilibrage dynamique du vilebrequin : Pour garantir le bon fonctionnement du moteur, le vilebrequin doit être équilibré dynamiquement après l'usinage. En perçant des trous dans les contrepoids ou en installant des blocs d'équilibrage, la répartition des masses du vilebrequin est uniforme, ce qui réduit les vibrations et le bruit pendant le fonctionnement et prolonge la durée de vie du moteur.

Contrôle qualité du vilebrequin : Après sa fabrication, le vilebrequin est soumis à des contrôles qualité rigoureux, comprenant un contrôle dimensionnel, des tests de dureté, des tests métallographiques et la détection des défauts, afin de garantir l'absence de défauts tels que fissures et inclusions et la conformité aux exigences techniques.