1. Principales familles de joints et propriétés
En dehors des joints toriques et assimilés (voir paragraphe 3) les principales familles sont :
Les joints en U (à double lèvre) : permettent d'étancher des surfaces annulaires à la fois sur les diamètres intérieur et extérieur. Il existe de nombreux profils montés dans des logements carrés ou rectangulaires. Applications : joints de tige ou de piston. Matériau courant PUR, vitesses limites de l'ordre de 0,5 m/s.
Les joints à lèvres ou en coupelle : caractérisés par un faible coefficient de frottement, ils
ont une seule lèvre d'étanchéité. Le profil varie selon l'usage : joint de tige ou de piston. Les
variantes avec renforcement du talon (matériau toilé ou bague anti-extrusion intégrée)
permettent de limiter les risques d'extrusion. Les brusques montées en pression (coup de
bélier), les pressions élevées et les vides sont à éviter.
Les joints en chevron : ils consistent en un assemblage de plusieurs éléments en V (3 à 5).
Sous charge, les lèvres s'écartent et les efforts de plaquage augmentent. Ils ont une bonne
efficacité mais les frottements sont élevés. Application : joints de tige ou de piston en
conditions d'utilisation sévères. Il existe des variantes en PTFE. Les brusques montées en
pression sont à éviter.
Les joints compacts : les joints compacts simple effet sont une évolution des joints en U
(joint U combiné avec un joint torique ou un ressort assurant une précontrainte) et sont
utilisés dans des applications éprouvantes et à forte usure. D'autres profils, plus robustes que
les U, ont été développés pour les pistons à double effet (logement plus petit et plus simple à
réaliser). Vitesses limites usuelles de 1 à 2 m/s.
Les joints composites : c'est l'assemblage d'un joint torique avec une bague d'étanchéité
(PTFE chargé de carbone...). Ils sont peu sensibles aux brusques variations de pression et
peuvent supporter de fortes pressions si la protection contre l'extrusion est suffisante. Plus
souvent utilisés en joints de piston avec une surface d'étanchéité plane ou légèrement
profilée, ils sont aussi employés avec les tiges avec une bague plus profilée... Vitesse limite
de 2 à 15 m/s.
Les joints racleurs : ils ne sont pas destinés à travailler aux pressions élevées. Leur mission
est d'empêcher les particules ou la pollution de l'extérieur d'entrer dans l'appareil. La lèvre
exerce une précontrainte sur la tige et exige un élastomère résistant à l'usure.
Les joints en T (et en H) : ils ont une lèvre d'étanchéité (avec ou sans ressort) et une bride
de fixation. Ils sont utilisés comme joints de piston dans le cas d'applications simples et sous
faibles pressions (< 10 bars). Il existe des variantes symétriques en H pour tiges.
Les joints pour la pneumatique : les joints rencontrés en pneumatique travaillent dans des
conditions différentes de ceux de l'hydraulique. Ils subissent des pressions moins élevées (5 à
20 bars contre 100 à 500 bars), doivent avoir une étanchéité satisfaisante aux gaz,
s'accommoder d'une lubrification réduite, s'adapter aux variations de pression et avoir les
précontraintes les plus réduites possibles. Certaines variantes sont conçues pour assurer les
amortissements en fin de course.
3. Détériorations et défaillances
Détériorations des joints d'étanchéité fonctionnant avec les fluides hydrauliques
Les fuites aux joints se produisent de deux manières :
par extrusion brutale du joint, souvent liée à une variation brutale de la pression et qui
entraîne un arrêt immédiat du dispositif,
fuites faibles au début qui vont en s'accentuant au cours du temps.
Remarques : quelques précautions simples, au stockage, au montage, puis en service
permettent souvent de limiter un grand nombre de fuites.
Principales causes de défaillance des joints : erreurs de montage, usure par abrasion,
présence de contaminants dans l'huile (filtration, joint racleur...), présence d'air dans l'huile
(effet diesel, cavitation, érosion, cloques ou explosion du joint...), pression de remorque, jeu
d'extrusion trop important, etc.
VIII. JOINTS DIVERS
Les diaphragmes sont des joints particuliers utilisés comme "pistons" dans des
transmissions de mouvements sous l'action de forces de pression agissant d'un seul côté. Les
formes plates (simples et économiques), coniques, de circonvolution et à membranes à
déroulement sont les plus courantes.
Les membranes standard, type BFA (diamètre D2 de 25 à 200 mm), avec entoilage, pour
courses longues, sont utilisées dans divers appareils de commande et de réglage (appareils de
mesure, appareils indicateurs, multiplicateurs de pression, dispositifs compensateurs de
pression, régulateurs...), sous des pressions de fonctionnement inférieures à 10 bars. L'effort
résistant est faible et la surface de travail constante sur toute la course. Une fin de course
mécanique est indispensable.
Il existe des versions spéciales, type BFAO, sans entoilage, utilisées sous des pressions
inférieures à 1 bar.
Matériaux possibles : NBR avec ou sans entoilage polyester, VMQ, FPM, EPDM...
Les soufflets à plis sont des éléments de protection contre les salissures, les projections
d'eau, la poussière, les intempéries. Ils peuvent, selon leur forme, absorber des mouvements
angulaires et des mouvements axiaux ou rectilignes plus ou moins élevés. Matériaux usuels :
NBR.
Les plis ne doivent pas entrer en contact avec des arêtes vives ou des pièces de machines en
mouvement. La fixation est réalisée sur les embouts par des colliers de serrage. Les
fabricants (Simrit...) proposent de nombreuses variantes et de nombreuses dimensions en
standard.
Exemples d'applications : joints de cardan ou assimilés, levier de changement de vitesse...
IX. INDICATIONS SUR LE SERVICE, LA MAINTENANCE ET LE STOCKAGE DES JOINTS
1. Principales causes de destruction des joints
L'usure (cause la plus répandue),
la présence de contaminants dans l'huile,
les pollutions extérieures (poussière, sable, ozone...),
la présence d'air dans l'huile (hydraulique),
un jeu d'extrusion trop important (hydraulique),
mauvais état de surface,
des erreurs de conception,
des erreurs de montage,
l'influence thermique du fluide,
l'influence chimique du fluide.
2. Paramètres à prendre en compte concernant les conditions de service :
la dilatation thermique des élastomères étant importante, une bonne évacuation des
calories par le lubrifiant est déterminante dans la durée de vie des joints (maintenir l'huile à
une température faible...) ;
une élévation de température de 10°C diminue de moitié la durée théorique d'utilisation du
caoutchouc ;
une augmentation de la vitesse entraîne une élévation de la température. Exemple : en
passant de 1500 à 3000 tr/min, la température augmente d'environ 10°C et la durée de vie des
joints diminue de moitié ;
une augmentation de la pression du circuit tend à augmenter les forces de contact et à
améliorer l'étanchéité. Par contre, elle génère un accroissement des frottements et une
élévation de la température,
les contraintes sur le joint doivent rester inférieures aux limites d'élasticité du matériau ;
la durée de vie d'un joint est fonction inverse de la rugosité de la surface en contact.
Remarques : l'action de l'huile sur les joints :
peut provoquer un durcissement (survulcanisation) du caoutchouc avec la température,
une dissolution des plastiques,
un ramollissement par dégradation des liaisons chimiques internes.
3. Stockage des joints
Lieu de stockage : frais, sec, sans poussière et modérément aéré.
Les solvants, l'essence, les lubrifiants, les produits chimiques, les acides, les produits
germicides ne doivent pas être conservés dans le lieu du stockage des joints.
Les solutions à base de caoutchouc doivent être entreposées dans le respect des règlements
administratifs concernant les liquides inflammables.
Certains métaux comme le cuivre ou le manganèse agissent de manière nuisible sur les
caoutchoucs.
Éviter les contacts mutuels entre produits en caoutchouc de composition différente et de
couleurs différentes.
Température de stockage
La plus favorable est située entre 15 et 25°C.
Les températures au-dessus de 25°C sont à proscrire : risques élevés de modification des
propriétés physiques ou diminution de la durée de vie.
En dessous de -10°C les caoutchoucs peuvent devenir très rigides. Les laisser revenir en
température avant utilisation.
Durée de stockage
Les produits doivent être stockés un minimum de temps, il faut séparer les nouveaux produits
des anciens.
Chauffage
Stocker les joints à une distance suffisante, au moins 1 m, des éléments et des conduites de
chauffage.
Humidité
Ne pas stocker les joints dans des milieux humides (humidité < 65%).
Éclairage
Protéger les joints de la lumière du soleil, des UV des lampes fluorescentes, etc.
Par exemple : protéger du soleil en peignant les fenêtres en rouge ou en orange, jamais en
bleu.
Pour l’éclairage, préférer les ampoules ordinaires.
Courants d’air et oxygène
Stocker les joints dans des conteneurs étanches à l’air ou du moins protégés des changements
atmosphériques et de tout courant d’air (système de ventilation...).
Ozone
L'ozone est particulièrement préjudiciable aux élastomères. Il peut être produit par les lampes
fluorescentes, les moteurs électriques et tous les appareils produisant des étincelles, venir de
gaz ou de vapeurs de combustion, de processus photochimiques, etc.
Déformations
Stocker les produits sans tension ni déformation (favorisent les fissures et les déformations
permanentes).
Ne pas suspendre les joints à des crochets, etc.
Produits appropriés au stockage
Le talc, la craie blanchie à la chaux, la poudre de mica et l'amidon de riz sont utilisables pour
un saupoudrage éventuel.
Ne pas utiliser de films plastique ou des emballages contenant des éléments nuisibles :
cuivre, essence, huile, plastifiants...
Nettoyage
Utiliser du savon et de l'eau chaude (30°C), rincer à l'eau claire et laisser sécher à
température ambiante.
Ne pas utiliser les solvants comme le trichloréthylène, le tétrachlorure de carbone et les
hydrocarbures. Proscrire les objets coupants, les brosses métalliques, la toile émeri...
Après un stockage prolongé, 6 à 8mois, les produits peuvent être nettoyés à l'aide d'une
solution de carbonate d'ammonium à 1,5%. Ceux constitués de métal et d’élastomère peuvent
être nettoyés avec un mélange 1/10 de glycérine dans de l’alcool.
http://www.mecanique.fi5.us/showthread.php?t=611&p=1197#post1197
En dehors des joints toriques et assimilés (voir paragraphe 3) les principales familles sont :
Les joints en U (à double lèvre) : permettent d'étancher des surfaces annulaires à la fois sur les diamètres intérieur et extérieur. Il existe de nombreux profils montés dans des logements carrés ou rectangulaires. Applications : joints de tige ou de piston. Matériau courant PUR, vitesses limites de l'ordre de 0,5 m/s.
Les joints à lèvres ou en coupelle : caractérisés par un faible coefficient de frottement, ils
ont une seule lèvre d'étanchéité. Le profil varie selon l'usage : joint de tige ou de piston. Les
variantes avec renforcement du talon (matériau toilé ou bague anti-extrusion intégrée)
permettent de limiter les risques d'extrusion. Les brusques montées en pression (coup de
bélier), les pressions élevées et les vides sont à éviter.
Les joints en chevron : ils consistent en un assemblage de plusieurs éléments en V (3 à 5).
Sous charge, les lèvres s'écartent et les efforts de plaquage augmentent. Ils ont une bonne
efficacité mais les frottements sont élevés. Application : joints de tige ou de piston en
conditions d'utilisation sévères. Il existe des variantes en PTFE. Les brusques montées en
pression sont à éviter.
Les joints compacts : les joints compacts simple effet sont une évolution des joints en U
(joint U combiné avec un joint torique ou un ressort assurant une précontrainte) et sont
utilisés dans des applications éprouvantes et à forte usure. D'autres profils, plus robustes que
les U, ont été développés pour les pistons à double effet (logement plus petit et plus simple à
réaliser). Vitesses limites usuelles de 1 à 2 m/s.
Les joints composites : c'est l'assemblage d'un joint torique avec une bague d'étanchéité
(PTFE chargé de carbone...). Ils sont peu sensibles aux brusques variations de pression et
peuvent supporter de fortes pressions si la protection contre l'extrusion est suffisante. Plus
souvent utilisés en joints de piston avec une surface d'étanchéité plane ou légèrement
profilée, ils sont aussi employés avec les tiges avec une bague plus profilée... Vitesse limite
de 2 à 15 m/s.
Les joints racleurs : ils ne sont pas destinés à travailler aux pressions élevées. Leur mission
est d'empêcher les particules ou la pollution de l'extérieur d'entrer dans l'appareil. La lèvre
exerce une précontrainte sur la tige et exige un élastomère résistant à l'usure.
Les joints en T (et en H) : ils ont une lèvre d'étanchéité (avec ou sans ressort) et une bride
de fixation. Ils sont utilisés comme joints de piston dans le cas d'applications simples et sous
faibles pressions (< 10 bars). Il existe des variantes symétriques en H pour tiges.
Les joints pour la pneumatique : les joints rencontrés en pneumatique travaillent dans des
conditions différentes de ceux de l'hydraulique. Ils subissent des pressions moins élevées (5 à
20 bars contre 100 à 500 bars), doivent avoir une étanchéité satisfaisante aux gaz,
s'accommoder d'une lubrification réduite, s'adapter aux variations de pression et avoir les
précontraintes les plus réduites possibles. Certaines variantes sont conçues pour assurer les
amortissements en fin de course.
3. Détériorations et défaillances
Détériorations des joints d'étanchéité fonctionnant avec les fluides hydrauliques
Les fuites aux joints se produisent de deux manières :
par extrusion brutale du joint, souvent liée à une variation brutale de la pression et qui
entraîne un arrêt immédiat du dispositif,
fuites faibles au début qui vont en s'accentuant au cours du temps.
Remarques : quelques précautions simples, au stockage, au montage, puis en service
permettent souvent de limiter un grand nombre de fuites.
Principales causes de défaillance des joints : erreurs de montage, usure par abrasion,
présence de contaminants dans l'huile (filtration, joint racleur...), présence d'air dans l'huile
(effet diesel, cavitation, érosion, cloques ou explosion du joint...), pression de remorque, jeu
d'extrusion trop important, etc.
VIII. JOINTS DIVERS
Les diaphragmes sont des joints particuliers utilisés comme "pistons" dans des
transmissions de mouvements sous l'action de forces de pression agissant d'un seul côté. Les
formes plates (simples et économiques), coniques, de circonvolution et à membranes à
déroulement sont les plus courantes.
Les membranes standard, type BFA (diamètre D2 de 25 à 200 mm), avec entoilage, pour
courses longues, sont utilisées dans divers appareils de commande et de réglage (appareils de
mesure, appareils indicateurs, multiplicateurs de pression, dispositifs compensateurs de
pression, régulateurs...), sous des pressions de fonctionnement inférieures à 10 bars. L'effort
résistant est faible et la surface de travail constante sur toute la course. Une fin de course
mécanique est indispensable.
Il existe des versions spéciales, type BFAO, sans entoilage, utilisées sous des pressions
inférieures à 1 bar.
Matériaux possibles : NBR avec ou sans entoilage polyester, VMQ, FPM, EPDM...
Les soufflets à plis sont des éléments de protection contre les salissures, les projections
d'eau, la poussière, les intempéries. Ils peuvent, selon leur forme, absorber des mouvements
angulaires et des mouvements axiaux ou rectilignes plus ou moins élevés. Matériaux usuels :
NBR.
Les plis ne doivent pas entrer en contact avec des arêtes vives ou des pièces de machines en
mouvement. La fixation est réalisée sur les embouts par des colliers de serrage. Les
fabricants (Simrit...) proposent de nombreuses variantes et de nombreuses dimensions en
standard.
Exemples d'applications : joints de cardan ou assimilés, levier de changement de vitesse...
IX. INDICATIONS SUR LE SERVICE, LA MAINTENANCE ET LE STOCKAGE DES JOINTS
1. Principales causes de destruction des joints
L'usure (cause la plus répandue),
la présence de contaminants dans l'huile,
les pollutions extérieures (poussière, sable, ozone...),
la présence d'air dans l'huile (hydraulique),
un jeu d'extrusion trop important (hydraulique),
mauvais état de surface,
des erreurs de conception,
des erreurs de montage,
l'influence thermique du fluide,
l'influence chimique du fluide.
2. Paramètres à prendre en compte concernant les conditions de service :
la dilatation thermique des élastomères étant importante, une bonne évacuation des
calories par le lubrifiant est déterminante dans la durée de vie des joints (maintenir l'huile à
une température faible...) ;
une élévation de température de 10°C diminue de moitié la durée théorique d'utilisation du
caoutchouc ;
une augmentation de la vitesse entraîne une élévation de la température. Exemple : en
passant de 1500 à 3000 tr/min, la température augmente d'environ 10°C et la durée de vie des
joints diminue de moitié ;
une augmentation de la pression du circuit tend à augmenter les forces de contact et à
améliorer l'étanchéité. Par contre, elle génère un accroissement des frottements et une
élévation de la température,
les contraintes sur le joint doivent rester inférieures aux limites d'élasticité du matériau ;
la durée de vie d'un joint est fonction inverse de la rugosité de la surface en contact.
Remarques : l'action de l'huile sur les joints :
peut provoquer un durcissement (survulcanisation) du caoutchouc avec la température,
une dissolution des plastiques,
un ramollissement par dégradation des liaisons chimiques internes.
3. Stockage des joints
Lieu de stockage : frais, sec, sans poussière et modérément aéré.
Les solvants, l'essence, les lubrifiants, les produits chimiques, les acides, les produits
germicides ne doivent pas être conservés dans le lieu du stockage des joints.
Les solutions à base de caoutchouc doivent être entreposées dans le respect des règlements
administratifs concernant les liquides inflammables.
Certains métaux comme le cuivre ou le manganèse agissent de manière nuisible sur les
caoutchoucs.
Éviter les contacts mutuels entre produits en caoutchouc de composition différente et de
couleurs différentes.
Température de stockage
La plus favorable est située entre 15 et 25°C.
Les températures au-dessus de 25°C sont à proscrire : risques élevés de modification des
propriétés physiques ou diminution de la durée de vie.
En dessous de -10°C les caoutchoucs peuvent devenir très rigides. Les laisser revenir en
température avant utilisation.
Durée de stockage
Les produits doivent être stockés un minimum de temps, il faut séparer les nouveaux produits
des anciens.
Chauffage
Stocker les joints à une distance suffisante, au moins 1 m, des éléments et des conduites de
chauffage.
Humidité
Ne pas stocker les joints dans des milieux humides (humidité < 65%).
Éclairage
Protéger les joints de la lumière du soleil, des UV des lampes fluorescentes, etc.
Par exemple : protéger du soleil en peignant les fenêtres en rouge ou en orange, jamais en
bleu.
Pour l’éclairage, préférer les ampoules ordinaires.
Courants d’air et oxygène
Stocker les joints dans des conteneurs étanches à l’air ou du moins protégés des changements
atmosphériques et de tout courant d’air (système de ventilation...).
Ozone
L'ozone est particulièrement préjudiciable aux élastomères. Il peut être produit par les lampes
fluorescentes, les moteurs électriques et tous les appareils produisant des étincelles, venir de
gaz ou de vapeurs de combustion, de processus photochimiques, etc.
Déformations
Stocker les produits sans tension ni déformation (favorisent les fissures et les déformations
permanentes).
Ne pas suspendre les joints à des crochets, etc.
Produits appropriés au stockage
Le talc, la craie blanchie à la chaux, la poudre de mica et l'amidon de riz sont utilisables pour
un saupoudrage éventuel.
Ne pas utiliser de films plastique ou des emballages contenant des éléments nuisibles :
cuivre, essence, huile, plastifiants...
Nettoyage
Utiliser du savon et de l'eau chaude (30°C), rincer à l'eau claire et laisser sécher à
température ambiante.
Ne pas utiliser les solvants comme le trichloréthylène, le tétrachlorure de carbone et les
hydrocarbures. Proscrire les objets coupants, les brosses métalliques, la toile émeri...
Après un stockage prolongé, 6 à 8mois, les produits peuvent être nettoyés à l'aide d'une
solution de carbonate d'ammonium à 1,5%. Ceux constitués de métal et d’élastomère peuvent
être nettoyés avec un mélange 1/10 de glycérine dans de l’alcool.
http://www.mecanique.fi5.us/showthread.php?t=611&p=1197#post1197
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