Influence de la surface des dentures d’engrenage aux échelles micro-géométriques

Etude expérimentale et multiéchelle de la relation Procédé – Surface – Fonction (bruyance denture)

Dans ce chapitre, nous proposons de mettre en évidence expérimentalement l’influence de la surface des dentures d’engrenage aux échelles micro-géométriques. Pour cela, des dentures issues de deux procédés de finition denture différents (rectification et powerhoning) ainsi que des dentures non finies seront considérées. Une caractérisation micro- et macro- géométrique complète et rigoureuse de ces dentures est préalablement réalisée. Ensuite, la bruyance de dentures issues de ces différents procédés sera analysée et comparée par des essais à différentes échelles : Pour rappel, dans cette étude l’engrenage étudié est celui du réducteur électrique développé pour le groupe motopropulseur électrique (GMPé) RA0 développé par Renault, illustré en Figure 3.1. Il est constitué d’une roue de 23 dents, l’arbre primaire, engrenant avec une roue de 51 dents, le pignon de descente emmanché sur l’arbre secondaire. savoir : rectification, powerhoning et sans finition. Les flancs des pièces de la dernière configuration n’ont pas été finis après le grenaillage et post-traitement thermochimique, alors que les deux autres ont subis soit une opération de rectification soit une opération de powerhoning. Les détails de l’enchaînement process de la production de denture ont été rappelés dans le chapitre précédent. géométriques les plus proches possibles entre elles afin de cerner leurs différences sur les échelles micro-géométriques de l’état de surface. Ceci a permis d’étudier l’impact exclusif des conditions d’engrènement et des surfaces de flanc sur les vibrations générées par l’engrenage.

La génération de la surface des flancs de denture présente différentes étapes, chacun des procédés venant ajouter sa propre signature. Ainsi, afin de comprendre l’influence de chaque étape de la gamme sur la morphologie des surfaces étudiées, des empreintes et des mesures interférométriques ont été effectuées sur des échantillons prélevés après chaque procédé ; elles sont données en Figure 3.2. La Figure 3.3 regroupe les paramètres de rugosité arithmétique Sa et fonctionnels Sk, Spk et Svk de la norme ISO 25178. Sur les pièces taillées (Figure 3.2a), on peut clairement observer les traces laissées par la fraise-mère. Elles sont d’ailleurs très visibles à l’œil nu. Cela donne une morphologie possédant des stries quelque peu quadrillées qui ressortent fortement, donnant un aspect facetté au flanc ; leur rugosité moyenne est d’environ 1,1 µm (Figure 3.3). Les stries forment entre elles des espaces de faible rugosité, avec un Sa d’environ 0,5 µm. Figure 3.2b montre une topographie typique d’une surface denture après l’opération de rasage. Ceci n’est pas surprenant dans la mesure où la surépaisseur enlevée par ce procédé est comprise entre 30 à 50 µm, comme rappelé dans le premier chapitre de ce mémoire. La morphologie de cette nouvelle surface est striée. On peut noter deux types de stries : certaines très marquées et droites à 45° par rapport à la direction de profil et certaines plus fines et plus courbées avec un angle plus incliné.

L’opération de traitement thermochimique quant à elle, en Figure 3.2c, atténue quelque peu la striation de la surface. La morphologie du flanc n’est pas modifiée de manière importante mais on note toutefois que les stries plus fines tendent à disparaitre. Le graphique en Figure 3.3 indique que le paramètre Svk est le seul à être modifié, avec une diminution non négligeable, venant supporter cette disparition. Figure 3.2, où l’on peut distinguer des morphologies et des rugosités différentes. Dans le cas où les flancs ne sont pas finis (Figure 3.2d), la surface générée est légèrement striée dans une direction à 45° par rapport au profil. Comme on a pu le voir précédemment, il s’agit des traces laissées par l’opération de rasage dont le but est de s’approcher de la forme finale des dents en anticipant les déformations liées au traitement thermochimique. Ces traces sont masquées par le grenaillage effectué par la suite. Les paramètres de rugosité et fonctionnels de la norme ISO 25178 ne sont pas modifiés par cette opération. Cependant, la rugosité est nettement plus élevée que sur une pièce finie (Figure 3.3).