Fiabilité des systèmes roulés à froid pour la prochaine génération de navettes spatiales

Des vis à billes gèrent l'arrimage à l’ISS en orbite

| Auteur / Rédacteur: Auteure : Ursula Schädeli, Eichenberger Gewinde AG / Gilles Bordet

Service de navette dans l’espace avec le Dream Chaser

Le nouvel engin spatial sera envoyé en orbite à l’aide de la fusée de lancement Atlas V. Il peut voler avec ou sans équipage et peut atterrir dans tous les aéroports normaux. Jusqu’à 7 astronautes peuvent prendre place dans l’engin. Le « Dream Chaser » pourrait par exemple servir de plateforme de recherche, pour transporter des personnes ou des marchandises dans l’espace, ou encore pour éloigner des débris spatiaux en orbite. Grâce à l’unité d’accouplement, qui garantit un arrimage sûr et précis grâce à la vis à billes Carry d’Eichenberger, le chasseur de rêves peut s’arrimer à l’ISS. Se déplaçant à une vitesse de 28'800 km/h en apesanteur, ce laboratoire volant n’a besoin que de 92 minutes pour faire le tour de la Terre. Les astronautes qui vivent et travaillent sur la station voient ainsi le soleil se lever et se coucher 16 fois par jour.

Le défi de l’aéronautique : des conditions extrêmes

Le vide représente le plus grand obstacle après le lancement de fusée avec une accélération et des vibrations extrêmes. Il agit sur tout de ce qui est liquide ou peut s'évaporer. Cela comprend par conséquent également les lubrifiants. Les graisses solides sur Terre s'évaporent sous vide, c’est pourquoi les pièces mobiles doivent être capable de subsister sans lubrifiant malgré les exigences élevées en termes de durée de vie. Les températures extrêmes représentent un autre défi. La température des composants en orbite dépend du matériau irradié. Pour la station d’arrimage, on compte entre -50 °C et +90 °C. En outre, la lumière ultraviolette, les rayons X, les particules à charge énergétique élevée et les atomes atmosphériques affectent la matière, qui est alors sujette à la corrosion. Eichenberger démontre que les excellentes caractéristiques de performance des vis à billes Carry en inox à élément à recirculation de billes en plastique intégré résistent à l’environnement agressif qui règne dans l’espace sans présenter de traces d’usure ou de corrosion.

La compétence en détail

Qu’est-ce qui rend les vis à billes Carry si robustes et en fait l’élément fonctionnel idéal pour ce cas d’application ?

Le roulage de filets par roulement à froid garantit une géométrie précise d’une qualité de finition optimale. Lors du roulage des filets, les fibres longitudinales de la matière, contrairement au meulage, au fraisage ou au tournage, ne sont pas coupées mais déviées. Il en résulte une surface comprimée, lisse et extrêmement durable, indispensable pour une longue durée de vie de la vis. Les valeurs de rugosité autour de Rz 1.0 sur les flancs de filet offrent un avantage de taille.

Le coefficient de frottement par roulement s’élève à env. 0,0013 pour les billes d’acier contre un frottement de glissement acier sur acier (graissé) de 0,1 à 0,05. Les excellentes propriétés de glissement de la vis à billes roulée à froid assurent un entraînement minimal et offrent une faible surface d'attaque par la saleté. Le roulement silencieux des billes devient alors un jeu d’enfant.

Une technique convaincante

Le nouveau traitement Hard-Inox®-P permet de répondre aux exigences les plus élevées en matière de dureté de surface et de résistance à la corrosion de l’acier inoxydable. Ce procédé permet d’augmenter considérablement les performances de la structure des bords de l’acier inoxydable grâce à la nitruration à température élevée. (La dureté de surface atteint 550 à 750 HV avec une profondeur de trempe de 0,1 à 1,0 mm.)

Le grand avantage réside dans l’augmentation de la durée de vie et de la valeur durable. Tout l’art consiste à maîtriser la déformation et les variations dimensionnelles malgré le traitement à température élevée. Il faut trouver l’association parfaite entre dureté et précision.

Le partenaire idéal de la pièce unique à la production en série

La roue ne peut pas être réinventée. Et pourtant, Eichenberger fait tout pour repousser sans cesse les limites de ses entraînements par vis à billes roulées à froid. La compétence va bien au-delà du savoir, ou en d’autres termes, être compétent, c’est savoir résoudre les problèmes. Chaque nouvelle vis coulissante développée entre dans l’assortiment du roulage de filets. Un vaste choix de vis à billes et de vis coulissantes s’est ainsi constitué au fil des siècles.

Les développeurs tentent constamment de partir d’un écrou et d’une vis standard et de les adapter afin de répondre à des exigences spécifiques en fonction de l’application. Il en résulte un important avantage économique. Pour les constructeurs, le défi dans un pays comme la Suisse, où les prix sont très élevés, consiste à développer un produit concurrentiel et adapté au marché offrant une valeur technique très élevée.

Le savoir-faire technique, la recherche et le développement sont des facteurs tout aussi importants que la volonté de changement et la maîtrise de procédés de fabrication efficaces. MSM

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