Connaissez votre roue

Pour lutter contre l'usure et la corrosion qui affectent les composants des trains d'atterrissage des avions, ceux-ci sont revêtus d'un revêtement dur depuis de nombreuses décennies. Initialement revêtues de chrome hexavalent, ces pièces ont ensuite été meulées à l'aide d'abrasifs à base d'oxyde d'aluminium à base de rubis ou de carbure de silicium.

Ce procédé de placage au chrome dur électrolytique (EHC) est une technique de revêtement qui existe depuis plus de 60 ans. Il s'agit d'un processus crucial utilisé pour appliquer des revêtements durs sur une variété de composants d'avions dans les opérations de fabrication d'équipement d'origine et pour la reconstruction générale des composants usés ou corrodés retirés des avions lors de leur révision. En particulier, le chromage est largement utilisé sur les composants des trains d'atterrissage tels que les essieux, les vérins hydrauliques, les goupilles et les tourillons.

Bien que le polissage ne soit généralement pas nécessaire, les revêtements étaient parfois polis par des techniques de superfinition avec des rubans, des pâtes ou des pierres si les surfaces meulées n'étaient pas suffisamment lisses pour les applications d'étanchéité critiques.

Le resserrement de l'Agence américaine de protection de l'environnement et d'autres réglementations environnementales mondiales régissant le rejet d'émissions de chrome hexavalent dans l'atmosphère et l'élimination de déchets liquides et solides dangereux ont rendu le chromage dur des pièces d'avions commerciaux et militaires économiquement, écologiquement et politiquement insoutenable.

La pulvérisation de revêtements à haute vitesse d'oxygène-carburant (HVOF) a été développée pour appliquer des revêtements ultra-durs et résistants à la corrosion sur des substrats en acier. Les poudres de carbure de tungstène sont injectées dans un flux de carburant et d'oxygène à grande vitesse pour atomiser et empiéter de manière supersonique sur la surface de la pièce à revêtir. Une épaisseur de revêtement de plusieurs mils à 0,5 mm est construite rapidement en utilisant ce processus.

Le meulage de ces revêtements doit être fait avec des meules diamantées en raison de leur extrême dureté et de leur épaisseur. Jon Devereaux a été le pionnier de ce travail à la NASA, qui a parrainé la première spécification régissant le broyage des revêtements HVOF. Cette spécification est devenue connue sous le nom d'AMS2449.

Le développement a été fait avec le système de collage de roue dominant de l'époque, la résine phénolique. Depuis lors, les producteurs de pièces de train d'atterrissage en acier à haute résistance ont été réglementés et limités à l'utilisation de meules imprégnées de diamant maintenues dans des liants de résine phénolique pour broyer ces pièces, bien qu'avec quelques difficultés.

De par leur nature, les meules à liant résine sont des outils à structure fermée et sont sujettes à l'émaillage ou à la charge de matériau broyé. Les meules étaient généralement rectifiées avec un outil diamanté ou un dispositif de dressage contrôlé par frein utilisant une meule en carbure de silicium (SiC). Ensuite, la face de la meule a été ouverte pour le meulage à la main en la collant avec un bâton abrasif en oxyde d'aluminium. Cela se faisait parfois hors ligne sur une machine séparée.

Cette méthode était non seulement longue et fastidieuse, mais lorsque la meule était retirée de la meuleuse puis réinstallée, des erreurs pouvaient être introduites.

Les nouvelles réglementations de sécurité ne permettent pas non plus aux opérateurs d'ouvrir les portes des machines en marche ou d'interagir avec les meules qui tournent à grande vitesse. C'est une autre raison pour laquelle les fabricants ont commencé à demander un meilleur système.

La pulvérisation de revêtements à haute vitesse d'oxygène-carburant (HVOF) a été développée pour appliquer des revêtements ultra-durs et résistants à la corrosion sur des substrats en acier. La dureté et l'épaisseur des revêtements rendent le broyage difficile. Photos avec l'aimable autorisation de Hitemco.

La technologie du diamant vitrifié existe depuis les années 1980, lorsqu'elle a été développée principalement pour rectifier les outils en céramique et en carbure. Les principaux avantages du diamant "vit" par rapport aux meules diamantées en résine sont la porosité naturelle de la structure de la meule, qui permet un meulage plus froid ; meilleure évacuation des copeaux ; et plus important encore, l'aptitude à l'habillage des roues.

Le dressage et le dressage sont effectués simultanément avec une broche de dressage diamantée à grande vitesse et un disque imprégné de diamant. Les meules peuvent être rectifiées avec le disque tournant unidirectionnellement avec la meule au point de contact et dressées tournant dans le sens opposé ou dans le sens contraire pour une meilleure finition.

Les broches de haute précision et les disques de dressage diamantés conviennent à cette tâche avec une rigidité élevée, un fonctionnement en douceur et des valeurs de faux-rond axial et radial de 2 microns ou mieux.

Pour prouver la valeur de la nouvelle technologie, SL Munson & Co. a mené des études de meule sur une meuleuse Blohm instrumentée. Des meules à liant résine de qualité connue en diamant de grain 120 et 400 ont été comparées à des meules diamantées à liant vitrifié fournies par Krebs & Riedel GmbH. La puissance de la broche, le volume de matériau enlevé, le matériau mesuré enlevé par rapport au point de consigne de la meuleuse et la finition de surface ont été mesurés.

La nouvelle roue en résine coupe facilement, mais la puissance de la broche a rapidement augmenté de manière linéaire jusqu'à ce qu'elle se stabilise à 8 HP, telle que mesurée par le matériel et le logiciel d'instrumentation. La roue vitrifiée a commencé à 4 HP et a atteint un sommet de 5 HP, soit 62 % de la roue en résine. La demande de puissance de la roue en résine a doublé, tandis que la demande de puissance de la roue vitrifiée n'a augmenté que de 25 %.

Cela indiquait la capacité de coupe ou la liberté de coupe. C'est mieux pour les pièces et le revêtement et mieux pour la longévité à long terme du broyeur. Les résultats étaient reproductibles et se sont révélés vrais pour différentes profondeurs de coupe à la fois sur la meule de 120 grains et sur la meule de 400 grains.

Les meules vitrifiées enlèvent également le matériau sans glaçage, chargement et déviation. Les opérateurs d'atelier ont tendance à s'approcher de leur taille finale lorsqu'ils utilisent une meule en résine et n'enlèvent pas autant de matériau que la meuleuse a été programmée pour en enlever.

Les roues en résine ont tendance à être fabriquées avec des noyaux en aluminium, en bakélite et parfois en fibre de carbone, mais les deux premiers matériaux peuvent dévier et absorber une partie de l'alimentation de la machine, surtout si la roue ne coupe pas librement. Lorsque cela se produit, la roue rebondit, et parfois les opérateurs dépassent et rectifient des pièces très coûteuses sous-dimensionnées, ce qui entraîne un déplacement pour retoucher et repeindre dans la cabine de revêtement.

Les pièces mesurées après les tests de meulage ont confirmé que les meules vitrifiées enlevaient plus de matière et atteignaient une taille très proche de ce qui avait été programmé dans la meuleuse à enlever. Les finitions de surface, comme prévu, étaient supérieures pour les meules à liant vitrifié, environ 50 % supérieures, avec les mêmes paramètres de meulage. Cela était attendu car ces meules sont poreuses et à coupe franche.

Les meules en résine génèrent de meilleures finitions de surface à la fois lorsqu'elles sont neuves ou lorsqu'elles sont fraîchement habillées, mais au fur et à mesure qu'elles sont utilisées et glacées, elles frottent plus qu'elles ne broient. Les meules vitrifiées peuvent non seulement être légèrement dressées plus lentement pour obtenir une bonne finition après un meulage grossier, mais des tailles de diamant à grain plus fin peuvent également être utilisées. Une meule vitrifiée de grain 240 peut meuler à peu près aussi vite qu'une meule à liant résine de grain 120 et obtenir la même finition.

Les meules d'essai après meulage montrent une meule en résine chargée d'un revêtement TC. Photos avec l'aimable autorisation de SL Munson & Co.

AMS2449, Meulage de revêtements de carbure de tungstène pulvérisés HVOF appliqués à des aciers à haute résistance, a bien servi l'industrie aérospatiale pendant plus de 20 ans, mais comme pour tout dans la vie, les choses changent, espérons-le pour le mieux avec la nouvelle technologie remplaçant l'ancienne technologie.

Le nouvel AMS2449A permet aux fabricants de ces pièces de continuer à utiliser des meules à liant résine si tel est leur niveau de confort et l'état de leur équipement, mais il permet également l'utilisation de la dernière technologie de liant vitrifié et de la technologie de dressage rotatif au diamant disponible aujourd'hui pour produire de meilleures pièces dès le premier passage, en moins de temps, plus efficacement et à moindre coût au profit de l'industrie.

Lou Padmos est ingénieur des applications et des ventes pour SL Munson & Co., 1404 Old Dairy Dr., Columbia, SC 29201, 803-252-3211, www.slmunson.com.