La compression du joint peut favoriser l’étanchéité du boîtier ou contribuer à la défaillance du joint. C’est parce que les joints en caoutchouc sont résilients, mais seulement jusqu’à un certain point toutefois. La compression d’un joint de boîtier dans les limites autorisées constitue un scellement fiable. Cependant, si le joint est trop compressé, le caoutchouc ne rebondira pas lorsque les contraintes de compression seront supprimées. Cela crée un espace entre le joint en caoutchouc et la surface du boîtier. Les lacunes provoquent des fuites et les joints d’étanchéité du boîtier qui ont des fuites ne prendront pas en charge vos designs de produits plus grandes.
Les scientifiques des matériaux qualifient la déformation permanente du matériau du joint comme une « compression rémanante », un terme largement utilisé mais pas toujours compris. Les ingénieurs doivent connaître les bases d’une compression rémanante, mais ils doivent aussi considérer ses limites comme une méthode d’essai. Avec un boîtier en métal ou en plastique, vous devez prendre en compte l’environnement d’application complet, y compris les variables telles que la température et les vibrations. La relaxation, un phénomène associé, est également associée à la compression du joint.
Comment la compression du joint est-elle mesurée ?
ASTM D395 est une norme d’ASTM International qui définit trois méthodes d’essai différentes (A, B et C) pour la compression rémanante dans des matériaux en caoutchouc. En règle générale, la méthode d’essai B est utilisée. Contrairement aux autres méthodes d’essai, la norme ASTM D395 B définit l’ensemble de compression en pourcentage de la flèche initiale – le degré de déplacement d’un échantillon du matériau du joint sous charge.
L’ essai ASTM D395 B commence par la mesure de l’épaisseur initiale d’un échantillon. L’échantillon est ensuite placé dans un dispositif de compression et compressé jusqu’à 25% de sa hauteur d’origine. Ensuite, le dispositif et l’échantillon sont placés dans un four pendant 22 ou 70 heures (selon le type d’élastomère). L’échantillon est ensuite retiré et laissé refroidir pendant 30 minutes avant que son épaisseur finale ne soit mesurée.
Pour les concepteurs de joints, il est important de noter que la norme ASTM D395 B tient compte de la compression à des températures élevées. Cependant, il est également important de comprendre que ces tests sont limités à un environnement soumis à une contrainte de compression constante. C’est bien si vous avez besoin d’un joint statique, mais qu’arrive-t-il lorsque vous avez besoin d’un joint dynamique? La contrainte dynamique produit également une compression rémanante, mais certaines considérations supplémentaires sont à prendre en compte.
Quelles sont les causes des problèmes de compression des joints ?
Dans les boîtiers en plastique et en métal une compression excessive peut se produire lorsqu’un joint est installé entre des pièces métalliques tenues ensemble par des attaches. Si un opérateur applique un couple excessif aux boulons ou aux vis, le joint peut se déformer de manière permanente. En d’autres mots, le caoutchouc atteint la compression rémanante. Lorsque les boulons ou les vis se desserrent, des espaces se formeront entre les pièces métalliques et le matériau du joint.
Les applications avec des variations de température et des vibrations sont particulièrement susceptibles de desserrer les fixations. Par exemple, les boîtiers d’équipements mobiles et de groupes électrogènes peuvent être soumises à des températures chaudes et froides entraînant une dilatation et une contraction du métal. Ils sont également exposés aux vibrations des moteurs diesel. Dans ces conditions dynamiques, même les attaches correctement serrées peuvent se desserrer.
La relaxation matérielle pose également des problèmes liés aux joints. Avec l’étanchéité du boîtier, un caoutchouc comprimé «repoussera» contre les pièces métalliques et comblera les espaces vides qui existeraient autrement entre les surfaces métalliques. Dans l’heure qui suit l’installation du joint, cette force de va-et-vient peut ne représenter que 75% de la force initiale. Une défaillance du joint de boîtier peut ne pas se produire, mais une fuite peut se produire.
Les problèmes liés à la compression ne se limitent pas non plus aux joints plats avec attaches. Les profilés en caoutchouc qui s’attachent aux surfaces métalliques avec du ruban adhésif ou d’autres adhésifs sont également sujets à une compression excessive. Les exemples incluent les joints de trappe sur les véhicules militaires et les joints de lave-vaisselle sur les appareils. Dans ce dernier exemple, l’utilisation d’eau chaude et de détergents peut affecter les propriétés du matériau du joint en caoutchouc et dégrader ses performances.
Comment obtenir de l’aide pour le scellement de boîtiers ?
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