Assemblage à chaud de deux arbres

[Aeenarion]

Bonjour,

J'ai à réparer un axe d'une pompe hydraulique Cessna d'un vieux chargeur, en acier très dur, c'est l'arbre qui fait le lien avec le moteur. Le bout cannelé et la la partie femelle sont complètement rongés (il rentrait de 34mm dans la partie femelle et il n'y a plus d'adhérence sur cette partie désormais). Plutôt que de réusiner entièrement l'arbre, je voudrais remplacer uniquement la partie cannelée via un assemblage monté à chaud, tout en rallongeant la partie de l'arbre de 6 cm afin de rentrer dans la zone de la partie femelle qui n'est pas abimée, minimisant ainsi les contraintes sur les cannelures en augmentant la surface de contact.

J'ai déjà en tête comment procéder pour réparer l'arbre mais ce n'est peut-être pas la meilleure manière, à voir donc s'il y aurait des moyens plus simples/moins onéreux ! Seulement, l'arbre cannelé je n'ai ni les compétences pour le faire ni le matériel fonctionnel adapté. Je voudrais donc soit en faire faire un, soit en trouver un morceau "déjà fait".


Le procédé que j'ai en tête plus en détail :
- Détremper la partie cannelée de l'arbre en la chauffant à plus de 300°C (l'autre bout de l'axe est mis dans l'eau)
- Réduire au tour le diamètre de l'arbre sur la partie cannelé. Donc par exemple passer le diamètre extérieur de 22.2mm à 12mm, sur 4cm de longueur.
- Dans l'arbre cannelé neuf faire un trou à 12mm avec des tolérances précises, et d'une longueur d'un chouille plus que 4cm.
- Assembler les deux axes via un frettage à chaud.
- Éventuellement, faire un chanfrein à l'arrête de l'assemblage pour y faire un cordon de soudure en procédant par points et en prise dans le mandrin du tour d'un côté et dans la contre poupée de l'autre pour éviter le pliage de l'axe.


Questions :
1) Quel ratio choisir pour le trou d'un côté/matière restante sur l'autre arbre ? Sachant que mon arbre cannelé à une denture extérieure de 22.2mm mais le diamètre du fond de dent est à 18.4mm. Avec un trou à 12mm ça me laisse 2 fois 3.2mm d'épaisseur sur l'arbre cannelé.
2) Est-ce que le procédé auquel je pense est viable ?
3) Est-ce qu'il y a une meilleur façon de faire ?
4) Des aberrations dans les procédés ?
5) Est-ce que vous auriez des pistes pour trouver un morceau d'arbre cannelé ?


Merci d'avance et bonne journée !

Sylvain

 

[copeaudacier]

Bonjour

Le frettage me parait plus adapté que le soudage si l'arbre est trempé.

300°C c'est beaucoup trop peu pour faire revenir un acier.
Mais je pense que ce n'est pas necessaire. On peut tres bien usiner du dur avec une plaquette CBN ou ceramique. Même avec une coupe interrompue si le montage est rigide en prenant de petites passes. Regles habituelles : usiner sur une machine rigide, le plus pres possible du mandrin, avec lunette ou contrepointe. Si l'assemblage a lieu hors zone cannelée, aucun souci pour l'usinage au CBN : tronçonnage à la meuleuse prealable pour enlever le bout cannelé.

La frette doit etre trempée et revenue avant l'assemblage (pour limiter les risques d'eclatement.)

Pour le frettage, pas de possibilité de chauffer la frette qui perdrait ses qualités metallurgiques par revenu. Il faut refroidir le bout de l'arbre usiné à l'azote liquide. Les gars qui refont des moteurs sont en general equipés pour le faire. Utilisé pour le montage des axes de pistons entre-autres. Voir aussi les ateliers de mécanique agricole et...hopitaux, dermatologues.
Concernant le diametre optimal d'emmanchement, si c'est dans la zone cannelée, ça depend beaucoup de la limite elastique du manchon et du petit rayon en pied de cannelure. Plus il sera petit, plus la frette risquera d'eclater si elle est mince. Le problème est moindre si le frettage se situe dans une zone sans cannelure. Autre avantage de la frette hors zone cannelée : on peut peut-être augmenter le diametre exterieur au niveau du frettage. .

Concernant le serrage, pour un ecart de 200 degrés (azote liquide) prevoir 2/1000 du diametre sur piece trempée et revenue.

Comme on maitrise mal les distorsions à la trempe. On usine d'abord le manchon. On le trempe. Il se deforme. Et on ajuste ensuite le diametre d'usinage de l'arbre à la cote finale du manchon deformé + 2/1000 du diametre.

Bien conduit, ça tiendra.

 

[saquet]

bonjour
sur une camionnette de mon fils j ai réparé la sortie de boite en soudant a l inox
il l a gardé 2 ans pour faire ses travaux dans ça maison et l a revendu trois francs six sous après
sans probleme

 

[gustavox]

hello
non c'es pas bon sans soudure
le couple passera sur l'interface entre du 12 et ta frette ... mais surtout a travers la seule liaison mecanique soumise a une torsion extreme : le tout debut de l'epaulement a 12 : ca va casser net ici au premier demarrage
tu fais pareil mais tu mise plus sur la soudure : au lieu d'un centrage long 12x42 tu fais un pion de centrage de 8 mm au centieme coaxial
ensuite sur la piece cannelee un percage precis alesage de 8au centieme
chanfreinage de 5mm minimum
soudure , presse, soudure , presse. etc jusqu'a ce que tu sois au centieme
va pas a plus de 5centiemes tes cannelures vont se detruire sinon

enfin moi j'installerai plutot ceci

si l'encombrement es ok aussi ...

 

[Coolantom]

enfin moi j'installerai plutot ceci
Voir la pièce jointe 919702
Voir la pièce jointe 919703
si l'encombrement es ok aussi ...

Bonjour
Il n'y a que la partie cannelée qui sort de la pompe à mon avis le mieux serait de refaire un arbre complet

 

[yvon29]

Bonjour

Ce soir je ferai un calcul de ton frettage en considérant:
- Mêmes matières : sais tu la nature et si possible la limite élastique ?
- Diamètre extérieur 18,4 mm
- Longueur 40 mm
‐ Le couple à transmettre ? (= puissance en watts / 10 x vitesse en trpm )

 

[gustavox]

non mais le frettage va tenir, mais ca va peter dans la section de 12 au raz de l'epaulement en torsion simple
la contrainte max en torsion sera 2.5 fois plus forte sur du 12que du 18!

 

[gustavox]

hello !

pour info on es sur ca ? :

il y a de l'huile moteur (on es dans le carter rmoteur ? ) autour des canelures ? il y a une etancheite sur la bride metal nu sur la
photo. ?


tu
peux PAS toucher au manchon femelle en face c'es ca ? c'es pour cela que tu veux rallonger une sortie cannelee ? tu as plus de 34mm restant de "sain ?"
si tu pouvais bouffer les 34mm pourris DANS le moteur ca te laisserai un peu de place pour envisager un manchonnage corect style
- cannelure femelle< cannelure achetee sur 34mm qui rentre dedans < partie "forte"
qui monte a diametre 25 par exemple sur 34mm qui vient combler le m"trou "
que tu as laisse en disquant le manchon femelle
pourri > une partie manchon femelle diam exterieur 25 et interieur 18 muni de 2 trous pour goupille mecanindus > ce manchon goupillé vient englober la partie mi jolie mi pourrie de tonarbre de sorti que tu aura rectifie a 18 et perce au carbure EN PLACE avec le manchon
demain j'aurai un stylo !

 

[gustavox]

 

[gustavox]

ou tu remplaces les goupilles par de la loctite 648 ou un frettage, dans ce cas il
tiendra, le tout est de " faire de la
place" si tu peux pour bourrer une partie "forte " en diametre (25 irait)

 

[Aeenarion]

Bonjour,

Merci pour vos réponses. J'vais essayer de faire une réponse globale. D'abord, les mesures de la partie cannelée (toutes sont approximatives... Pas évident de mesurer correctement un arbre très abimé...) :
13 dents trapézoïdale à flans droits.
Ø ext : environ 22.2mm (Nombre de dents impaire, difficile de faire mieux en précision)
Ø du fond de denture : 18.4mm.
Fond de denture : 1.5mm +/- 0.1mm
Largeur de la dent à sa base : 3.2mm
Largeur de la dent à sa tête : 1.8mm
Hauteur de dent : ... Je n'ai pas réussi à la mesurer, mais normalement (22.2-18.4)/2 = 1.9mm.


La partie femelle, vue en coupe :

Les parties qui étaient accouplées sont complètement bouffées, mais il reste plus de 6cm de cannelure encore en bon état dans le fond du manchon. D'où la nécessité de rallonger l'axe mâle.

Le manchon j'vais pas m'amuser à le retirer parce que je ne sais pas comment faire sans avoir à démonter le moteur... Et c'est un gros moteur mal placé (sous la cabine, sous le siège..) :

L'endroit qui est démonté est l'endroit où se trouvait la pompe hydraulique. Après si y'a moyen d'enlever le manchon sans démonter le moteur ça vaut peut-être le coup pour aller souder le tout à l'arc et plus se faire chier à usiner, assembler fretter, etc..

Détail sur le manchon, c'était assez sec à l'intérieur.


La pompe hydraulique Cessna :

L'axe :

J'ai pas de photo de ça mais l'axe sort de 3-4 cm à peine pour s'enquiller dans la partie femelle, donc pas de marge pour mettre un raccord, une pièce intermédiaire ou autre :/



Copeaudacier => Merci pour les détails sur le processus ! Vu que je pense faire l'assemblage à partir d'un axe totalement cannelé, oui il sera cannelé sur la zone fretté.

Saquet => Tentant comme technique si j'arrive à sortir le manchon !

Gustavox => Effectivement la zone sensible finalement c'est au tout début de l'épaulement. Je comprends pas, c'est quoi l'étape "presse" entre deux soudures ?
"va pas a plus de 5centiemes tes cannelures vont se detruire sinon" ça non plus je comprends pas :s
De toute façon les cannelures qui vont remplacer les anciennes sur le frettage (donc les 3 premiers centimètres en gros), vont servir à rien vu qu'à cet endroit, dans la partie femelle c'est presque lisse. Donc limite j'pourrais bien combler les cannelures en soudant pour consolider cet endroit. Donc en tout faire une soudure autour de l'axe pour la jonction à l'épaulement, et des soudures pour combler les fonds de dents des cannelures sur 3cm.
Pas la place pour une pièce intermédiaire :/ Et je me vois mal tenter d'aller agrandir le trou sur le manchon femelle dans l'moteur, avec un gros forêt que j'mettrais sur une visseuse sans fils Mais si j'peux sortir le manchon c'est une autre histoire.


Merci encore pour vos réponses !

Sylvain

 

[gustavox]

ma question sjr l'etancheite etait de savoir si tu peux decaler l'ensemble de 30 mm pour faire de la place pour un manchon (entretoise sur le bridage de 30mm+allongement des vis

 

[Aeenarion]

Ha ! Hum oui je pense qu'il doit y avoir moyen mais ça n'enlève pas que j'ai pas d'arbre cannelé pour coupler avec le manchon femelle, mais ça pourrait simplifier le process.

Une image de l'axe dans le manchon pour se donner une idée de ce à quoi ressemble le montage une fois en place :

 

[yvon29]

Bonjour

Calcul d’un frettage
D ext 18,4
D int 10 à 16
Tolérance alésage ET arbre +/- 0,01 mm

Avec serrage de 0,10 mm au théorique
Couple transmissible mini 7,8 maxi 10.7 mdaN
Poussée au montage 1700 daN
Puissance à 1000 trpm : 7800 à 10700 watts
PROBLÈME : la contrainte après montage va de 70 à 100 hbar dans la partie femelle.....

Si on augmente le serrage de 0,10 mm les couples, efforts au montage et contrainte maxi augmentent linéairement : pour 12.2 au lieu de 12.1 le couple est 24 et l'effort passe à 3400 dan et la contrainte à 180 hbar ....

Bon évidemment c'est le diamètre 12 qui va lâcher....

Je compléterai plus tard

 

[gustavox]

j'ai pas d'arbre cannelé pour coupler avec le manchon femelle, mais ça pourrait simplifier le process.
il te le faudra absolument apelle norelem ou teidistri par exemple ils te faut diam ext int nombre de cannelures

 

[Aeenarion]

Bonjour,

Yvon29 => Le chargeur est tellement vieux, j'aurais pas les couples transmis à la pompe hydrau Mais je crois que mon père connais la pression de l'huile à la sortie de la pompe hydrau. De plus, je t'avoue que les mdaN, les watts de puissance pour du tour minute, ou du hbar, c'est du chinois pour moi
Mais j'crois avoir compris que t'étais aussi pour l'option de la gorge soudé à la jonction du frettage ? (si le Ø12 pète).

Gustavox => Hum, j'ai regardé sur norelem et tridistri, mais ni l'autre ne proposent ce type d'arbre cannelé à la vente. J'vais les contacter par mail pour savoir s'ils peuvent faire quelque chose pour moi.

 

[hazet]

Quels sont tes moyens de soudure et d'usinage ?

Perso je recharge les cannelures au TIG avec une baguette d'apport de rechargement et réusinage des cannelures

 

[outlander2.2]

Ça ne sert à rien si l autre côté est mort.
Il faut refaire un arbre complet plus long et usiner de nouvelles cannelures.pour éviter l étape du traitement thermique je ferai ça dans du pré traité.il faut une fraise dont le nom m échappe pour l instant pour tailler les cannelures,je l ai déjà vu faire,si il faut faire tailler une fraise ça va coûter cher

 

[gustavox]

on veut bien t'aider a chercher un arbre normalise il me manque juste le nombre de cannelures stp

 

[gustavox]

 

[gustavox]

TRSM13Z16/32​

 

[gustavox]

et voila la norme pour les abres canenles profil involute

https://master2000.ru/f/amerikanskij_standart_na_pitchevye_frezy_ansi_b921-1996_involute_splines_and_inspection_pitch_1.pdf

bonne lecture

 

[outlander2.2]

13 cannelures d après la photo de la sortie de boite

 

[Aeenarion]

J'avais écrit le nombre de dents avec les mesures :

13 dents trapézoïdale à flans droits.
Ø ext : environ 22.2mm (Nombre de dents impaire, difficile de faire mieux en précision)
Ø du fond de denture : 18.4mm.
Fond de denture : 1.5mm +/- 0.1mm
Largeur de la dent à sa base : 3.2mm
Largeur de la dent à sa tête : 1.8mm
Hauteur de dent : ... Je n'ai pas réussi à la mesurer, mais normalement (22.2-18.4)/2 = 1.9mm.

Hazet => Soudure à l'arc, brasure argent.


Est-ce qu'il y aurait un moyen de sortir le manchon femelle du moteur sans démonter le moteur ?

 

[outlander2.2]

Ça m étonnerait ça doit ressembler aux sorties de pont sur une voiture.
Reste la solution d usiner une entretoise qui permettrait de loger un manchon, à supposer que tu trouves un bout d arbre a mettre dedans.
Sur le forum il y a springer qui fait pas mal d agricole,tu peux toujours lui poser la question