Roulements à billes et à rouleaux - NTN-SNR: подшипники

• Matières
13. Matières
NTN
13.1 Matières des bagues et des éléments roulants
Les zones de contact entre pistes et éléments roulants
sont soumises à des contraintes répétées et variables.
On demande donc aux aciers à roulement des caractéristiques
très élevées de résistance, de dureté, d’élasticité,
de stabilité dimensionnelle et résistance à l’usure. La
cause principale de la fatigue du roulement est la
présence de particules de matières non-métalliques
dans la composition de l’acier. En général, les bagues et
les éléments roulants sont réalisés en aciers alliés au
chrome d’une très grande pureté qui peuvent être soit
trempés à cœur, soit trempés et cémentés en surface.
NTN n’utilise que des aciers d’une extrême pureté et
dégazés sous vide. Pour des roulements nécessitant
une haute fiabilité et une longue durée de vie, on utilise
des aciers d’une pureté encore plus importante, tels que
les aciers à trempe sous vide (VIM, VAR) ou des aciers
à trempe sous laitier électro- conducteur (ESR).
1) Acier à haute ou moyenne teneur en carbone
Différences aciers, qui peuvent être non seulement
trempés en surface mais aussi trempés en profondeur
par la méthode dite « trempe à coeur », sont utilisées
pour les chemins de roulement et les éléments roulants
des roulements. L’acier de cette catégorie le plus utilisé
est un acier à haute teneur en carbone et chrome. Pour
des roulements de grande taille et de section importante,
on utilise un acier trempé par induction allié au
manganèse ou au molybdène. On utilise également un
acier à teneur moyenne de carbone et chrome allié au
silicone et au manganèse, dont les propriétés de dureté
sont comparables à celles d’un acier à haute teneur en
carbone et chrome.
Le tableau 13.1 donne les compositions chimiques de
l’acier à haute teneur en carbone et chrome standard
SUJ2 le plus utilisé. Les roulements de section
importante sont également réalisés en acier SUJ3 et
SUJ5 pour raison de trempabilité.
La composition chimique de SUJ2 est équivalente à
AISI 52100 (Etats-Unis) et DIN 100Cr6 (Allemagne).
2) Acier cémenté
Les roulements en acier de cémentation sont
particulièrement bien adaptés à un fonctionnement en
présence de chocs, grâce à une couche cémentée et
durcie, très résistante à l’usure, qui recouvre les pistes.
Cette cémentation est effectuée sur une certaine
profondeur, ce qui permet de garder les caractéristiques
initiales de l’acier au cœur des éléments. La quasi
totalité des roulements à rouleaux coniques NTN sont
réalisés en acier de cémentation. Pour les autres
roulements NTN de petite ou moyenne taille, on utilise
un acier au chrome ou un acier au chrome-molybdène,
et pour les roulements de grande taille, on utilise un
acier au nickel-chrome-molybdène.
Le tableau 13.2 donne les compositions chimiques
des aciers cémentés conformes à JIS.
3) Acier résistant à la chaleur
Lorsque des roulements en acier à haute teneur en
carbone et chrome, qui ont été soumis à un traitement
thermique standard, sont utilisés à une température
supérieure à 120°C pendant une longue durée, des
changements dimensionnels importants peuvent
apparaître. Pour cette raison, un traitement thermique
garantissant la stabilité dimensionnelle (traitement TS)
est effectué pour des applications à température élevée.
Cependant, ce traitement réduit la dureté de la matière,
réduisant ainsi la durée de vie du roulement. (Voir section
3.3.2 page A-18).
Pour des roulements spécifiques utilisés à des températures
comprises entre 150 et 200°C, de la silicone est
ajouté à l’acier pour améliorer la résistance à la chaleur.
La durée de vie du roulement est ainsi prolongée, les
changements et variations dimensionnels de la matière
sont minimes pour des températures élevées.
Une gamme de matériaux résistant à la chaleur est
également incorporée dans les aciers pour améliorer
leur stabilité dimensionnelle. C’est le cas de l’acier
rapide au molybdène et l’acier rapide au tungstène.
Pour des roulements nécessitant une forte résistance à
la chaleur pour des vitesses de rotation élevées, il y a
aussi un acier cémenté au molybdène résistant à la
chaleur. (Voir tableau 13.3)
4) Acier inoxydable
Pour des applications nécessitant une forte résistance à
la corrosion, on utilise un acier inoxydable. Pour cela, une
grande partie de l’élément d’alliage, le chrome, est ajouté
à un acier inoxydable martensitique. (Voir tableau 13.4).
5) Acier cémenté par induction
Outre l’acier de trempe superficielle, la trempe par
induction est également utilisée pour les surfaces des
chemins de roulements, grâce à un acier à plus faible
teneur en carbone. Pour la trempe par induction des
couches profondes nécessaire pour les roulements de
grande taille et de surfaces larges, l’acier à teneur
moyenne en carbone est renforcé par du chrome et du
molybdène.
6) Autres matières
Pour des applications de très haute vitesse et nécessitant
un degré de résistance à la chaleur élevé, des matières
céramiques telles que Si3N4 sont également disponibles.
13.2 Matières pour cages
Les cages des roulements sont soumises lors de leur
utilisation à des vibrations ainsi qu’à des chocs
importants, ce qui impose l’utilisation de matières très
résistantes aux contraintes. De plus, les matières des
cages doivent posséder un bon coefficient de frottement
ainsi qu’une densité faible et une bonne résistance aux
températures.
Les cages des roulements de petites et moyennes
dimensions sont réalisées en tôle emboutie, laminée à
chaud ou a froid, à faible teneur en carbone 0.1%. Pour
certaines applications particulières, on utilise également
des métaux inoxydables.
Les cages massives usinées, pour gros roulements,
sont réalisées en acier au carbone ou en laiton. Pour
des applications très spéciales on utilise également des
cages en fonte à graphite sphéroïdal ou en aluminium.
A-83