Quel matériau d'engrenage est le plus adapté aux entraînements de moissonneuses-batteuses à couple élevé ?

Les aciers alliés cémentés — généralement 20CrMnTi, 20CrMo ou 17CrNiMo6 — sont le matériau dominant pour les engrenages des moissonneuses-batteuses à couple élevé dans le monde entier. Le procédé de cémentation et de trempe confère à la dent une dureté superficielle de 58 à 62 HRC sur le flanc et le pied, tandis que le cœur, sous la couche cémentée, présente une dureté de 30 à 38 HRC. Cette combinaison offre une excellente résistance à la corrosion par piqûres sous contrainte de contact élevée (fréquence de Hertz) en surface, tandis que le cœur absorbe les contraintes de flexion au pied de la dent et les chocs liés aux opérations de récolte. L'acier allié cémenté est le choix idéal pour les engrenages principaux, les entraînements de cueilleurs, les entraînements de cylindres de battage et pour toute application où la fatigue superficielle et les chocs sont présents.

Les aciers trempés à cœur (42CrMo4, 40Cr, C45) sont trempés uniformément sur toute leur section transversale à une dureté de 32 à 45 HRC. Ceci leur confère une meilleure résistance à la rupture des dents que les aciers cémentés (le cœur n'est pas mou), mais une résistance à la fatigue de contact moindre en raison de leur dureté superficielle plus faible. L'acier trempé à cœur convient aux transmissions à vitesse modérée et à fortes contraintes où la rupture est le mode de défaillance le plus probable par rapport à la corrosion par piqûres – par exemple, les transmissions de releveurs de récoltes et certaines applications de convoyeurs d'aliments soumises à des impacts répétés de pierres et de corps étrangers. La dureté superficielle plus faible permet d'absorber certains dommages superficiels sans provoquer de rupture, au prix d'une apparition plus précoce de piqûres.

La nitruration gazeuse produit une couche superficielle très dure et mince (généralement de 0,2 à 0,5 mm d'épaisseur) d'une dureté de 65 à 70 HRC, avec un cœur de résistance moyenne. Cette surface extrêmement dure offre une excellente résistance à l'usure abrasive en milieu contaminé, un atout particulièrement important pour les applications de récolte où les joints d'étanchéité des boîtes de vitesses peuvent laisser pénétrer des poussières de récolte et des particules fines de terre. La faible profondeur de la couche limite cependant la capacité d'absorption des chocs par rapport aux engrenages cémentés à couche épaisse. Les engrenages nitrurés sont parfaitement adaptés aux transmissions à grande vitesse et en milieu propre dans des boîtes de vitesses fermées et étanches, mais ne sont pas idéaux pour les applications soumises à de fortes contraintes, comme celles rencontrées dans les engins de récolte.

On trouve des engrenages en fonte grise et ductile dans les applications à faible vitesse et faible couple de certains équipements agricoles, comme les entraînements de dosage, les pignons de chaînes d'élévateurs et autres applications similaires. Les propriétés d'amortissement des vibrations et l'excellente usinabilité de la fonte la rendent économique dans ces cas. Elle est totalement inadaptée aux entraînements de moissonneuses-batteuses soumis à un couple élevé, car sa fragilité sous l'effet des chocs provoque une rupture brutale des dents, sans aucun signe avant-coureur. Il est formellement déconseillé de remplacer l'acier par de la fonte dans les entraînements de moissonneuses-batteuses exposés aux chocs dus aux récoltes ou à des corps étrangers.