Les matériaux en caoutchouc se compriment ou s’aplatissent lorsqu’une force externe est appliquée. Cependant, cette compression n’est pas intrinsèquement problématique. En fait, la compression est essentielle pour l’étanchéité parce que le caoutchouc comble les espaces entre les surfaces d’accouplement, y compris les petites discontinuités. Le vrai problème est la compression permanente, un phénomène appelé la déformation rémanente à la compression.
Lorsque le caoutchouc ne retrouve pas son épaisseur d’origine après la compression, sa capacité à sceller va s’effondrer. C’est pourquoi comprendre la déformation rémanente à la compression est crucial si vous êtes un ingénieur qui compare des matériaux en caoutchouc. Cet article d’Elasto Proxy examine les déformations rémanentes à la compression, et explique pourquoi elles sont importantes. Il explore aussi les facteurs qui l’influencent et inclut quelques exemples pratiques.
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Qu’est-ce que la déformation rémanente à la compression ?
La déformation rémanente à la compression est la déformation permanente qui reste dans un matériau en caoutchouc après qu’il a été comprimé pendant un certain temps dans des conditions contrôlées. C’est généralement exprimé en pourcentage de l’épaisseur d’origine.
Pour les ingénieurs, la déformation rémanente à la compression est définie comme suit :
La déformation rémanente à la compression (%) = t0 – tr / t0 x 100.
Où :
- t0 = épaisseur d’origine;
- TR = épaisseur après la période de récupération.
Qu’est-ce que cela signifie lorsqu’un fabricant de joints parle d’un réglage à faible ou haute compression ?
- Un réglage à faible compression signifie que le caoutchouc revient presqu’à son épaisseur d’origine.
- Le réglage à haute compression signifie que le caoutchouc reste comprimé en permanence.
Parfois, l’expression “la bonne déformation rémanente à la compression” est utilisée au lieu de “la faible déformation rémanente à la compression “, mais le sens reste le même.
Pourquoi la déformation rémanente à la compression est-elle si importante ?
Les pièces en caoutchouc dépendent de la récupération élastique – c’est-à-dire la capacité d’un matériau à retrouver sa forme d’origine après le retrait d’une charge (généralement la compression).
- Les joints doivent se rebondir pour maintenir la pression d’étanchéité.
- Les joints toriques doivent récupérer pour combler les espaces et maintenir la contrainte de contact.
- Les supports de vibration doivent revenir à leur hauteur initiale pour isoler les vibrations.
- Les coussinets et les coussins doivent rebondir pour éviter de toucher le fond.
Si un matériau reçoit une déformation rémanente à la compression élevée, il peut perdre sa capacité à accomplir ces fonctions.
Tous les caoutchoucs compriment, mais la déformation rémanente à la compression pose un problème.
Le caoutchouc est utilisé pour l’étanchéité, l’absorption d’énergie et l’isolation des vibrations parce que (contrairement au métal) il se comprime facilement sous charge. Concrètement, la compression permet aux :
- Sceaux et joints toriques de s’adapter aux irrégularités de surface.
- Supports de vibration de se déformer sous charge.
- Coussinets et coussins d’absorber l’énergie.
Quel est le problème avec la compression alors ? Si un caoutchouc ne récupère pas après le retrait d’une charge, cette compression permanente entraîne des problèmes comme ceux-ci :
- La perte de force d’étanchéité cause des fuites.
- Une isolation des vibrations réduite cause un bruit accru et une usure accrue.
- La perte de stabilité dimensionnelle cause un désalignement.
- Une défaillance prématurée cause des temps d’arrêt.
Considérez les exemples suivants :
- Un joint pourrait ne pas sceller après avoir serré les boulons, ce qui cause des fuites.
- Un support de vibration peut s’affaisser, ce qui modifie l’alignement des machines.
C’est pourquoi la déformation rémanente à la compression est une mesure de la fiabilité à long terme plutôt qu’une simple performance initiale.
Comment la déformation rémanente à la compression est-elle mesurée ?
La déformation rémanente à la compression est généralement mesurée selon la méthode ASTM D395 B.
Le test comprend :
- Comprimer un échantillon en caoutchouc à un pourcentage défini (généralement 25%).
- Le maintenir à une température contrôlée pendant une durée déterminée (souvent de 22 à 70 heures).
- Relâcher la charge et permettre la récupération pendant 30 minutes.
- Mesurer la déformation restante.
Cette méthode standardisée permet aux ingénieurs de comparer différents matériaux de manière cohérente.
Facteurs qui influencent la déformation rémanente à la compression :
La déformation rémanente à la compression est affectée par la température, le type de matériau, ainsi que la durée et la quantité de compression.
Température
Les températures élevées et basses peuvent toutes les deux influencer la déformation rémanente à la compression.
- Les températures élevées augmentent le réglage de compression. À mesure que la température monte, le caoutchouc perd sa capacité de rebondir.
- Les basses températures font durcir le caoutchouc, ce qui ralentit ou rend la récupération incomplète. Cependant, certains élastomères restent plus flexibles dans le froid.
Type de matériau
Différents matériaux en caoutchouc ont des caractéristiques de compression différentes. Par exemple :
- Le silicone a un excellent réglage de compression et maintient son élasticité sur une large plage de températures, incluant une chaleur plus élevée que celle que d’autres élastomères courants peuvent supporter.
- L’EPDM a une bonne déformation rémanente à la compression et est couramment utilisé dans des applications où il y a de l’eau, des intempéries ou du soleil.
- Le nitrile (NBR) a un réglage de compression modéré. Il est résistant à l’huile, mais pas idéal pour l’étanchéité à haute température ou statique en compression à long terme.
- Le néoprène a un effet de compression modéré à élevé. C’est un bon caoutchouc polyvalent, mais il n’est pas recommandé pour les applications d’étanchéité critiques.
- Le polyuréthane subit une forte compression sous charges statiques. C’est résistant à l’abrasion et idéal pour l’étanchéité dynamique.
N’oubliez pas que la plupart des matériaux en caoutchouc contiennent beaucoup d’ingrédients. Parfois, ces composés contiennent des agents de remplissage et des plastifiants qui influencent la compression.
- Agents de remplissage : Les composés contenant plus de charges sont plus rigides. Comme ils pourraient ne pas rebondir, il y a un risque élevé de compression permanente.
- Plastifiants : Les composés contenant des plastifiants sont plus mous et plus flexibles. Cependant, cette douceur peut augmenter le risque de compression permanente avec le temps.
Durée et quantité de compression
La durée et la quantité de compression sont aussi des facteurs-clés.
- Des temps de compression plus longs augmentent les déformations rémanentes à la compression. Par exemple, un joint de fenêtre comprimé pendant 5 ans prendra une déformation rémanente à la compression plus longue qu’un joint comprimé pendant 5 heures.
- Des pourcentages de compression plus élevés (par exemple, 40–50%) augmentent la déformation rémanente à la compression. Par exemple, un joint de porte comprimé à la moitié de sa taille initiale peut ne pas rebondir.
Exemples pratiques utilisant des matériaux en caoutchouc courants
La déformation rémanente à la compression est un facteur important à considérer lors du choix du matériau, mais il en va de même pour les propriétés du matériau telles que la résistance à haute température, le contact avec l’huile, l’exposition aux intempéries et le montage statique sous charges lourdes. Considérons les exemples suivants :
Joint à haute température dans un four industriel
- Le silicone est idéal parce qu’il a une faible compression réglée à 200°C.
- L’EPDM c subirait une déformation rémanente à la compression importante.
- Le nitrile et le néoprène échoueraient rapidement.
Joint de contact d’huile dans un système hydraulique
- Le nitrile est préféré pour sa résistance à l’huile.
- Le silicone gonflerait et céderait.
- La déformation rémanente à la compression du nitrile est acceptable parce que les températures sont modérées.
Sceau extérieur contre les intempéries
- L’EPDM est idéal parce qu’il résiste aux intempéries et offre un bon réglage de compression.
- Le néoprène est acceptable mais moins durable.
- Le silicone est excellent mais plus cher.
Montage statique sous forte charge
- Le polyuréthane peut résister à une forte compression et s’affaisser avec le temps.
- L’EPDM ou le nitrile peuvent mieux fonctionner selon la température.
Choisissez la fabrication de joints à valeur ajoutée.
La déformation rémanente à la compression est l’une des propriétés les plus importantes des matériaux en caoutchouc, notamment pour l’étanchéité, l’isolation des vibrations et la stabilité dimensionnelle à long terme. Bien que tout le caoutchouc se comprime, la compression permanente est le vrai problème car elle peut entraîner des fuites, des affaissements, une perte d’isolation des vibrations et une défaillance prématurée du joint.
Elasto Proxy peut vous aider à choisir le matériau en caoutchouc selon sa déformation rémanente à la compression, et nous offrons également des revues de conception. Si vous ingéniez des pièces en caoutchouc et si vous souhaitez vous assurer que votre conception tient compte de ce paramètre critique, nous pouvons vous aider.
