TC7

Dimensions

Schéma d'implantation

Matériaux

Cage métallique - Ressort

Le tableau ci-dessous présente les matériaux qu'il nous est possible de proposer au niveau des cages métalliques et des ressorts.

Elastomères

ACM (Polyacrylate)

Polymère en éthylocrylate (ou butylacrylate) comportant une faible quantité de monomère nécessaire à la réticulation, l'ACM est un matériau plus résistant à la chaleur que le NBR. Il est souvent utilisé pour les boîtes de vitesses automatiques.

AEM (Caoutchouc d'Ethylène - Acrylate)

Copolymère d'éthylène et d'acrylate de méthyle, l'AEM est considéré comme étant plus résistant à la chaleur que l'ACM. C'est un intermédiaire entre l'ACM et le FKM de part ses caractéristiques.

CR (Polychloroprène)

Cet élastomère à base de CR est employé pour l'industrie du froid, et pour les circuits de ventilation. Ce chloroprène a été le premier caoutchouc synthétique développé et commercialisé.

EPDM (Caoutchouc d'Ethylène - Propylène - Diène)

Copolymère d'éthylène-propylène-diène, l'EPDM est couramment utilisé pour la robinetterie eau chaude, pour les circuits de refroidissement, pour les circuits de freinage, pour les lave-vaisselle, et pour les machines à laver.

FFKM (Caoutchouc Perfluoré)

Le FFKM présente les meilleures caractéristiques en terme de résistance aux températures élevées, avec une excellente inertie chimique. Cet élastomère à base de FKM est très souvent employé pour l'hydraulique et le pneumatique à température élevée, pour la robinetterie industrielle, pour l'injection / carburation, pour les joints moteur, pour le vide poussé.

FKM (Caoutchouc Fluoré)

En fonction de leur structure et de leur teneur en fluor, les élastomères fluorés peuvent varier en terme de résistance chimique et de résistance au froid. Cet élastomère à base de FKM est très souvent employé pour l'hydraulique et le pneumatique à température élevée, pour la robinetterie industrielle, pour l'injection / carburation, pour les joints de moteur, pour le vide poussé.

FVMQ (Caoutchouc Fluorosilicone)

Le FVMQ présente des propriétés mécaniques et physiques très semblables à celles du VMQ. Toutefois, le FVMQ offre une meilleure résistance au carburant et aux huiles minérales. Cependant, le résistance à l'air chaud est moins bonne que pour le VMQ.

HNBR (Caoutchouc Butadiène - Acrylonitrile Hydrogéné)

Cet élastomère à base de HNBR est obtenu par hydrogénation sélective des groupes butadiène du NBR. Il est couramment employé pour la direction assistée, et pour la climatisation.

NBR (Caoutchouc Butadiène - Acrylonitrile)

Caoutchouc nitrile (NBR) est le terme général pour l'acrylonitrile butadiène copolymère. La teneur en ACN peut varier entre 18% à 50%. Plus la teneur en acrylonitrile est importante, meilleure est la résistance à l'huile et au carburant. A l'inverse, l'élasticité et la déformation rémanente à la compression sont moins bonnes. Le NBR présente de bonnes propriétés mécaniques et une bonne résistance à l'usure. Cependant sa tenue aux agents atmosphériques et à l'ozone est relativement faible.

VMQ (Caoutchouc Silicone : Polysiloxane - Vinyle - Méthyle)

Cet élastomère à base de FVMQ est très souvent employé pour la carburation.

Le tableau ci-dessous donne un aperçu sur les caractéristiques physiques, chimiques et mécaniques pour chacun des matériaux.

1. Propriétés excellentes    2. Bonnes propriétés    3. Propriétés moyennes    4. Mauvaises propriétés

Compatibilité chimique

Un catalogue « Guide de compatibilité chimique » est téléchargeable dans la rubrique Documentation. Egalement, vous pouvez utiliser gratuitement notre outil en ligne « Compatibilité chimique ».

Ces deux supports vous offrent la possibilité de mesurer le comportement de nos matériaux en contact avec la plupart des fluides existants. Les données affichées sont le résultat de tests minutieux à température ambiante et tiennent compte des dernières publications. Les résultats de tests ne peuvent être perçus comme étant représentatifs à 100% de la réalité en raison des spécificités particulières de votre application. En effet, les tests effectués ne prennent pas en compte les additifs et impuretés pouvant exister dans des conditions réelles d'utilisation ni même les températures à des niveaux élevés possibles. D'autres paramètres peuvent aussi altérer le comportement de nos matériaux tels que la dureté, la rémanence, l'abrasion, etc. Nous vous recommandons donc d'effectuer vos propres tests afin de confirmer la compatibilité de nos matériaux en fonction de votre application spécifique. Notre équipe technique se tient à votre disposition pour tout complément d'information.

Conditions d'utilisation

Vitesse

Le tableau ci-dessous indique les rapports entre la vitesse linéaire, la vitesse de rotation et le matériau préconisé.

Les bagues d'étanchéité intégrant une lèvre additionnelle de protection sont limitées à une vitesse de 8 m/s.

Calcul de la vitesse linéaire :

v (m/s) = [Ø arbre (mm) x vitesse (tr/min) x π] / 60.000

Perte de puissance

La perte de puissance est due à un ensemble de paramètres comme la conception du joint, le choix du matériau, la force du ressort, la vitesse, la température, la conception de l'arbre en rotation, le fluide en contact et la qualité de lubrification. De manière générale, le tableau ci-dessous donne des indications sur la perte de puissance en watt pour une bague d'étanchéité type SC - SB (sans lèvre anti-pollution).

Pression

Les bagues d'étanchéité standard sont généralement utilisées sans pression, voire pour des pressions comprises entre 0,02 et 0,05 MPa maxi.

Pour des bagues d'étanchéité standard en NBR ou en FKM utilisées sur un diamètre d'arbre inférieur à 30 mm, des pressions plus élevées sont acceptables sous réserve de test. Voir le graphique ci-dessous :

Pour des pressions plus élevées, nous vous conseillons de vous référer aux bagues d'étanchéité haute pression type SCHP - TCHP qui, de par leur conception particulière (lèvre d'étanchéité plus courte, manchette en élastomère plus épaisse, cage métallique plus proche de l'arbre), peuvent supporter des pressions allant jusqu'à 0,1 MPa avec des vitesses réduites à 0,3 m/s.

Température

Le tableau ci-dessous informe sur les limites de température selon les matériaux et les fluides utilisés.

La lèvre du joint pour arbre tournant subit une température plus élevée du fait de la rotation de l'arbre, de la pression et du frottement plus important exercés sur les parties mécaniques. Il est donc nécessaire de procéder à une bonne lubrification afin de permettre une meilleure évacuation de la chaleur et ainsi limiter les hausses de température pour les parties en frottement.

Par définition, la température au niveau de l'arête d'étanchéité s'élève lorsque la vitesse de rotation (et donc la vitesse linéaire) ainsi que le diamètre de l'arbre augmentent. Le graphique ci-dessous donne un aperçu sur le niveau d'élévation de température (en °C) au point de contact de la lèvre d'étanchéité.

Fluides

Huiles minérales

De manière générale, ce type d'huile comporte peu d'additifs et est donc parfaitement adéquate avec l'ensemble des élastomères utilisé pour les joints pour arbre tournant. On retrouve les huiles suivantes pour les applications tournantes :

• huiles de moteurs
• huiles de boîtes de vitesses
• huiles hypoïdes
• huiles ATF pour les boîtes de vitesses automatiques
• huiles de transmissions

Huiles synthétiques

Ce type d'huile est utilisé pour améliorer différentes caractéristiques telles que la résistance au vieillissement, la tenue aux températures élevées, la viscosité, etc. et présente une bonne compatibilité avec la plupart des élastomères utilisés pour les joints pour arbre tournant. Des tests doivent pourtant être effectués au préalable pour mesurer le degré de compatibilité de ce type d'huile avec les matières utilisées. Parmi les huiles synthétiques, on retrouve :

• les liquides de freins
• les fluides pour boîtes de vitesses automatiques
• les liquides pour les suspensions
• les liquides pour les systèmes de direction
• les liquides pour les transmissions hydrauliques

Les huiles hypoïdes

Ce type d'huile contient des composants spéciaux tels que les additifs EP. Ces derniers permettent de favoriser la lubrification et limiter ainsi tout grippage au niveau des roulements par exemple. Ces additifs, sous l'effet de la chaleur, vont avoir tendance à provoquer des dépôts sur la lèvre d'étanchéité. C'est pourquoi, nous conseillons d'utiliser les joints pour arbre tournant avec une lèvre d'étanchéité comportant des stries de refoulement afin de limiter l'augmentation de la température et de réduire surtout ces dépôts éventuels de calamine.

Graisses

Les graisses sont appliquées généralement sur des roulements, etc. et demandent une adaptation spécifique pour favoriser les conditions de fonctionnement du joint pour arbre tournant. Afin d'éviter que la lèvre du joint ne subisse des pressions plus importantes que prévues, nous recommandons d'orienter la bague à lèvre sur un côté du palier de telle sorte que la lèvre ne soit pas détruite de manière prématurée. Nous conseillons aussi de réduire de 50% la vitesse de rotation sous une lubrification à la graisse du fait de conditions moins favorables pour l'évacuation de la chaleur de frottement.

Fluides agressifs

Il est déterminant de bien choisir le bon matériau qui résistera le mieux face aux différents fluides agressifs (acides, solvants, produits chimiques, etc.). Pour des applications en milieu rotatif, nous préconisons d'utiliser des matériaux tels que le FKM plutôt que le NBR. Pour un fonctionnement à sec ou à très faible lubrification dans le cas où les élastomères ne résistent pas à certains fluides agressifs, nous conseillons d'utiliser nos joints pour arbre tournant en PTFE.

Conception du joint

Tolérance du diamètre extérieur du joint (ØD)

Le tableau ci-dessous informe du pré-serrage des bagues d'étanchéité sur le diamètre du logement selon la norme ISO 6194-1.

Tolérance du diamètre intérieur du joint (Ød)

Libre et sans contrainte, le diamètre intérieur de la lèvre d'étanchéité est toujours plus petit que le diamètre de l'arbre. Le pré-serrage ou l'interférence désigne la différence entre ces deux valeurs. En fonction du diamètre de l'arbre, on peut considérer de manière générale que le diamètre de la lèvre d'étanchéité est inférieur entre 0,8 et 3,5 mm.

Rainures de refoulement

Dans le cadre de sollicitations importantes avec des températures et des vitesses élevées, et que le joint se retrouve près d'un roulement exerçant un effet de pompage considérable, la lèvre d'étanchéité se retrouve en fonctionnement avec une faible lubrification et un échauffement important au niveau du point de contact avec l'arbre.

Afin de préserver une bonne lubrification, il est conseillé d'intégrer des stries diagonales (ou rainures de refoulement) sur la lèvre primaire d'étanchéité côté air orientées dans le sens de rotation de l'arbre ce qui renforce l'effet de refoulement des micro-stries de l'élastomère. Vous trouverez ci-dessous le type de stries de refoulement qu'il est possible de réaliser :

Le graphique ci-dessous informe du niveau de refoulement des micro-stries de l'élastomère :

Conception de l'arbre

Matériau de l'arbre

Les matériaux appropriés sont :

• les aciers courants dans la construction mécanique de type C35 et C45
• les aciers inoxydables de type 1.4300 et 1.4112 pour l'étanchéité à l'eau
• des projections de métal appliquées par lance plasma
• le graphite
• la fonte malléable
• les matériaux avec un revêtement appliqué par les procédés CVD et PVD

Ne sont pas appropriés :

• les couches de chrome solidifiées du fait de l'usure non uniforme
• les matières plastiques du fait de la faible conductivité thermique qui peut entraîner une perturbation du transport de la chaleur, une augmentation de la température au niveau des zones de frottement avec la bague d'étanchéité, et aussi potentiellement un ramollissement

Dureté de l'arbre

La dureté de l'arbre va dépendre de la vitesse linéaire (en m/s) et du niveau de pollution.

Etats de surface

La qualité de surface de l'arbre doit tenir compte des recommandations ci-dessous.

Conditions standard :

• Ra = 0,2 à 0,8 µm et 0,1 µm pour les applications rigoureuses
• Rz = 1,0 à 4,0 µm
• Rmax ≤ 6,3 µm

Pour des pressions > 0,1 MPa :

• Ra = 0,2 à 0,4 µm et 0,1 µm pour les applications rigoureuses
• Rz = 1,0 à 3,0 µm
• Rmax ≤ 6,3 µm

Tolérance de l'arbre

L'arbre doit être de tolérance h11 selon la norme ISO 286-2

Chanfrein et Rayon

Pour ne pas altérer la lèvre primaire de la bague d'étanchéité lors du montage, il est vivement conseillé de prévoir un chanfrein sur l'arbre. Veuillez-vous référer au tableau ci-dessous.

Battement de l'arbre

Le battement de l'arbre correspond à une déviation entre l'axe réel de l'arbre et l'axe théorique de rotation. Il est important de réduire au maximum le battement de l'arbre en positionnant la bague d'étanchéité au plus près du roulement. Le tableau ci-dessous décrit les valeurs maximales admissibles en fonction de la vitesse de rotation et le matériau de la lèvre d'étanchéité.

Excentricité

L'arbre et le logement doivent être montés centrés l'un par rapport à l'autre afin d'éliminer toute charge radiale unilatérale au niveau de la lèvre d'étanchéité de la bague.

Usinage de l'arbre

L'usinage correct de l'arbre est un élément primordial pour un bon fonctionnement du système d'étanchéité.

• Rectification en plongée : méthode d'usinage privilégiée assurant l'absence de stries sur l'arbre (0 +/- 0,05°)
• Tournage : adapté sur des arbres utilisés avec un sens de rotation unidirectionnel

Directives d'usinage pour la rectification des surfaces

Conception du logement

Etats de surface

La qualité de surface du logement doit tenir compte des recommandations ci-dessous.

Conditions standard pour les bagues avec revêtement en élastomère :

• Ra = 1,6 à 6,3 µm
• Rz = 10,0 à 25,0 µm
• Rmax ≤ 25,0 µm

Tolérance du diamètre d'alésage du logement

Le diamètre d'alésage du logement doit être de tolérance H8 selon la norme ISO 286-2

Dimensions de la largeur du logement

Le tableau ci-dessous informe sur la largeur de gorge et le rayon préconisée.