Votre application nécessite-t-elle un scellement statique ou dynamique ? La réponse à cette question détermine les choix ultérieurs allant du type de matériau et du duromètre au pourcentage de compression, au style de joint et à la méthode d’installation. Cela affecte aussi la durée de vie prévue – c’est-à-dire la durée pendant laquelle un joint peut répondre aux exigences de performance dans des conditions réelles d’exploitation.
Les joints statiques et dynamiques peuvent se ressembler, mais ils se comportent très différemment lorsqu’ils sont utilisés. Un joint conçu pour une bride fixe peut céder rapidement lorsqu’il est exposé au mouvement, au frottement ou à des cycles de compression répétés. Inversement, un joint dynamique conçu pour le mouvement peut fuir s’il est installé dans un joint statique avec une précharge insuffisante (c’est-à-dire une compression initiale).
Cet article d’Elasto Proxy examine chaque mode de scellement. Les ingénieurs qui utilisent ces informations peuvent éviter les pannes prématurées et réduire les coûts d’entretien. Ils peuvent aussi spécifier des joints en caoutchouc qui fonctionnent comme prévu dans les conditions de fonctionnement prévues. Continuez à lire pour en savoir davantage et contactez Elasto Proxy si vous avez besoin d’un fabricant de joints qui apporte plus de valeur.
Qu’est-ce que le scellement statique ?
Un joint statique est installé entre deux surfaces qui ne bougent pas l’une par rapport à l’autre pendant le fonctionnement normal. Lorsque le joint est comprimé il reste en place et maintient la force d’étanchéité par déformation élastique et par énergisation sous pression.
- La déformation élastique est le changement temporaire de forme qu’un joint subit lorsqu’il est comprimé. Cela permet au joint de combler les irrégularités de surface (c’est-à-dire de petits interstices) et de créer un joint.
- L’énergisation par pression est la force d’étanchéité supplémentaire créée lorsque la pression interne du système pousse le joint plus fermement contre les deux surfaces d’étanchéité.
Les surfaces qui ne bougent pas les unes par rapport aux autres et qui utilisent des joints statiques incluent les :
- Brides et couvercles;
- Portes d’enceinte qui restent fermées pendant de longues périodes;
- Couvercles de récipients sous pression;
- Boîtiers de capteurs et les boîtiers électroniques;
- Connexions de tuyau et interfaces de collecteur.
N’oubliez pas que les joints statiques reposent principalement sur la compression initiale et la conformité du matériau. Le joint comble des irrégularités microscopiques de surface et maintient une contrainte de contact lorsque le système se pressurise. Comme il n’y a pas de mouvement de glissement ou de rotation, les joints statiques subissent moins d’usure, de friction et de problèmes de lubrification. Il y a cependant quelques considérations-clés de conception.
Considérations de conception pour les joints statiques
Considérez les éléments suivants lors de la conception des joints statiques :
- Compression et contrainte de contact : Les joints statiques doivent générer une force d’étanchéité initiale suffisante pour éviter toute fuite sur toute la face de la bride.
- Conformabilité et finition de surface : Les matériaux plus tendres ou les mousses peuvent supporter de faibles charges de boulons et des surfaces inégales avec de mauvaises finitions.
- Résistance environnementale : Les UV, l’ozone, les cycles de température et l’exposition à des produits chimiques sont généralement des préoccupations plus importantes que la résistance à l’abrasion.
- Ensemble de compression : C’est toujours important, mais l’ensemble de compression est moins critique que dans les applications dynamiques parce qu’un joint statique n’est pas compressé de façon répétée.
Matériaux d’étanchéité statique
Voici quelques exemples de matériaux couramment utilisés pour les joints statiques :
- EPDM, pour l’étanchéité extérieure;
- Silicone, pour une stabilité en haute et basse température;
- Néoprène, pour usage industriel général;
- Mousse ou caoutchouc éponge, pour applications à faible force de fermeture.
Elasto Proxy fabrique des joints statiques et peut examiner vos conceptions et vous aider à choisir les matériaux.
Qu’est-ce que le scellement dynamique ?
Un joint dynamique doit maintenir l’intégrité de l’étanchéité tout en permettant un mouvement continu ou intermittent entre deux surfaces. Il y a trois types de mouvement :
- Rotatif : arbres de pompe, moteurs et boîtes de vitesses;
- Alternatif : Cylindres hydrauliques et actionneurs;
- Cycles de compression répétés : portes, panneaux d’accès, enceintes d’équipement.
N’oubliez pas que les joints dynamiques ne sont pas que des barrières contre les fuites. Ce sont aussi des interfaces d’usure qui doivent gérer la friction, l’abrasion, la génération de chaleur, la lubrification, l’alignement/ou la déviation, et l’extrusion qui se produit lorsqu’un joint est poussé dans un espace de dégagement par pression ou motion.
Parmi les exemples de joints dynamiques on trouve des :
- Joints d’arbre, sur les pompes et compresseurs;
- Joints de tige et de piston, dans les systèmes hydrauliques;
- Joints de porte, qui s’ouvrent et se ferment fréquemment;
- Canaux de fenêtres, qui guident les panneaux de verre coulissants;
- Joints d’accès aux panneaux, dans les équipements industriels.
Considérations de conception pour les joints dynamiques
Considérez ce qui suit lors de la conception des joints dynamiques :
- Résistance à l’usure et résistance à la déchirure : Les matériaux de joint doivent résister aux cycles de contact répétés et résister à l’abrasion.
- Contrôle de la lubrification : Les joints dynamiques doivent équilibrer la fuite et l’usure. La lubrification des limites augmente l’usure. Une lubrification complète peut causer des fuites. La lubrification hybride est idéale.
- Contrôle de l’extrusion et de la déviation : Les joints dynamiques doivent tolérer les désalignements, les pics de pression et les espaces de dégagement.
- Résistance du réglage de compression : Les matériaux du joint doivent rebondir de manière fiable puisque les joints dynamiques sont soumis à plusieurs reprises à des contraintes de compression et à la relaxation.
- Gestion de la friction et de la chaleur : La friction génère de la chaleur, ce qui accélère la compression et la dégradation chimique. Les joints rotatifs peuvent avoir besoin de caoutchouc avec un faible coefficient de friction.
Le coefficient de friction est un nombre qui décrit la résistance que deux surfaces créent lorsqu’elles glissent l’une contre l’autre. C’est le rapport entre la force nécessaire pour déplacer une surface sur une autre et la force qui les presse ensemble.
Matériaux d’étanchéité dynamique
Voici quelques exemples de matériaux couramment utilisés pour les joints dynamiques :
- Nitrile (NBR), pour la résistance à l’huile et l’étanchéité dynamique générale;
- Fluorocarbone (FKM), pour les applications rotatives à haute température;
- Silicone, pour des cycles de compression répétés dans les boîtiers;
- Élastomères thermoplastiques (TPE) ou polychlorure de vinyle (PVC), pour les canaux coulissants des fenêtres.
Elasto Proxy fabrique des joints dynamiques tels que les joints de porte et les canaux de fenêtre. Nous pouvons aussi examiner vos conceptions de sceaux et vous aider à choisir les matériaux.
Différences-clés entre l’étanchéité statique et dynamique
L’étanchéité statique et dynamique diffèrent en termes de mécanisme d’étanchéité, de choix des matériaux, de pourcentages de compression et de modes de défaillance.
Voici ce que les ingénieurs doivent considérer :
Mécanisme d’étanchéité
- Statique : La force d’étanchéité provient de la compression initiale et de l’énergisation sous pression. Une fois le joint comprimé, il reste en place.
- Dynamique : La force d’étanchéité doit être maintenue pendant le mouvement. La friction, la chaleur et l’usure nécessitent des matériaux de joint avec une résistance à la déchirure plus élevée et des coefficients de friction plus faibles.
Sélection de matériel
- Statique : La résistance environnementale et la conformité sont des priorités.
- Dynamique : La résistance à l’abrasion, la compatibilité à la lubrification et la résistance à la chaleur sont essentielles.
Pourcentages de compression
- Statique : Plus de compression favorise un scellement à long terme.
- Dynamique : Moins de compression réduit la friction.
Modes de défaillance
- Statique : Ensemble de compression, charges de boulons incorrectes, irrégularités de surface et dégradation chimique ou environnementale;
- Dynamique : Usure et abrasion, accumulation de chaleur, dégradation de la lubrification, extrusion et désalignement/débordement.
Meilleures pratiques pour réussir le scellement
Suivez ces meilleures pratiques pour réussir un scellement.
Étape 1 : Classifier l’articulation
- Déterminez si l’articulation est statique ou dynamique.
- Si l’articulation est dynamique, déterminez si le mouvement est rotatif, alternatif ou s’il implique une compression répétée.
Étape 2 : Adapter le type de scellé à l’application
- Joints statiques : Utilisez des joints adaptés aux surfaces de bride et qui tolèrent de légères variations.
- Joints dynamiques (rotatifs) : Utilisez des joints d’arbre avec une géométrie de lèvres optimisée et des matériaux comme le FKM pour une forte résistance à la chaleur dans des environnements extrêmes.
- Joints dynamiques (alternatifs) : Utilisez des joints à lèvres conçus pour le mouvement de roulement et la faible friction (c’est-à-dire des joints à membrane).
- Joints dynamiques (compression répétée) : Utilisez des mousses ou des silicones résistants avec une excellente résistance à la compression.
Étape 3 : Vérifier les conditions
Si le joint est dynamique, vérifiez les conditions suivantes :
- Type de mouvement et de vitesse;
- La pression et les pics de pression;
- Espaces de dégagement;
- Température et milieu;
- Alignement/déviation;
- Conditions de lubrification.
Elasto Proxy fabrique des joints statiques et dynamiques
Elasto Proxy fabrique des joints en caoutchouc pour des applications statiques et dynamiques. Nous aidons les ingénieurs à classer le type de joint d’étanchéité et à sélectionner le bon matériau de joint. Grâce à des examens de conception, nous pouvons vous aider à optimiser la compression, la géométrie et l’installation pour des performances à long terme. Nous ne sommes pas seulement un fabricant ou un distributeur de caoutchouc. Nous sommes aussi un partenaire de fabrication à valeur ajoutée.
