Des joints sous pression

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Grâce à l’utilisation de techniques d’analyse avancées et à la mise au point de nouveaux matériaux sur-mesure, les ingénieurs SKF ont développé une nouvelle gamme de joints de piston hydrauliques

Logistique & Fournitures Industrielles

Des joints sous pression
Des joints sous pression

Le joint de piston est un composant essentiel pour le bon fonctionnement des vérins hydrauliques. Placé dans un logement, ce joint doit retenir le fluide hydraulique sous haute pression, sans entraver le mouvement du piston dans le vérin. La plupart des vérins hydrauliques fonctionnent dans deux directions et le joint doit donc être capable de résister à la pression en provenance d'un côté ou de l'autre. En raison de la conception des joints de piston, les ingénieurs doivent maintenir un équilibre délicat entre frottement et performances d’étanchéité. Si le joint laisse s’échapper une quantité excessive de fluide du côté haute pression du vérin vers le côté basse pression, ses performances sont compromises. Un frottement trop important sur la paroi du vérin accélère également l’usure et réduit la durée de service du joint. La défaillance d’un joint de piston, appelée « blow-by », peut avoir de graves conséquences sur le fonctionnement des équipements de construction ou de traitement des matériaux avec le risque de perte de contrôle de leur charge.

 

Un défi technique

 

Les joints de piston présentent aussi un défi technique en termes de matériaux. Les fluides hydrauliques à hautes températures et pressions mettent les matériaux d’étanchéité à rude épreuve et peuvent entraîner la dilatation et la contraction d’autres composants pendant le fonctionnement. Le matériau souvent sélectionné pour répondre à ces exigences est le PTFE.

Il permet un frottement par glissement et statique exceptionnellement faible ainsi qu’une bonne résistance chimique. Les joints en PTFE présentent toutefois quelques limites. La plus notable est l’élasticité limitée du matériau avec un risque d’endommagement des joints lors du montage. Les joints en PTFE doivent être étirés à l'aide de manchons spéciaux avant l'installation, puis être étalonnés au bon diamètre. En raison de la plasticité du PTFE, ce matériau reprend difficilement sa forme lorsqu’il est soumis à des charges en inversion constante.

 

Une technologie d’étanchéité différente

 

Afin de remédier à ces contraintes, une équipe d’ingénieurs SKF a développé une technologie d’étanchéité différente à partir du matériau polyuréthane éprouvé : l’ECOPUR. « La fabrication d’un joint en polyuréthane offrant les mêmes performances que les joints en PTFE n’a pas été chose facile. En raison du jeu d'extrusion important entre le piston et la paroi du vérin, le matériau doit présenter une résistance suffisante à l’extrusion afin de maintenir sa forme dans toutes les conditions de fonctionnement possibles », explique Wolfgang Swete, responsable du département R&D Fluid Seals Strategic Product Line. Les premiers tests de prototypes de joints fabriqués en polyuréthane Ecopur réalisés par SKF montrent une dureté très élevée mais ne furent pas convaincants. L'entreprise réagît en fabriquant un Ecopur spécial pour les joints de piston. Ce nouveau matériau – X-Ecopur PS – présente une dureté supérieure à celle des polyuréthanes actuellement fabriqués par SKF.

 

Des performances élevées


Afin de vérifier la durabilité du nouveau matériau, SKF a réalisé une série de tests d’extrusion statiques. Pour cela, elle a installé des échantillons de matériau dans un dispositif appliquant de l’huile à 500 bar pour tenter de pousser le matériau à travers des jeux d’extrusion de différentes tailles, entre 0,15 et 0,7 mm. Ces échantillons sont restés en place pendant deux semaines à des températures comprises entre 60 et 100 ºC, puis leur déformation permanente a été mesurée. « Le X-Ecopur PS présentait des performances largement supérieures aux alternatives disponibles sur le marché », commente Wolfgang Swete. Une fois le matériau déterminé, l’équipe SKF s’est chargé de concevoir une géométrie d’étanchéité optimale. Aujourd’hui SKF dispose aujourd’hui d’une gamme complète et innovante de joints de piston parfaitement adaptée à de nombreuses applications hydrauliques.

Posté le 28 février 2019 - (97 affichages)
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