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Tableau comparatif des joints caoutchouc
L'objectif de cet article est de décrire les grandes familles de joints caoutchouc utilisés actuellement dans l'industrie (mécanique, automobile, aéronautique, ferroviaire, etc..), mais aussi par les particuliers (entretien, bricolage, etc..) et de décrire leur utilisation et leurs propriétés principales.
Les joints caoutchouc se décomposent en quatre grandes familles :
- les joints spi Paulstra (ou joints à lèvres)
- les joints plats suivant plans
Le joint torique
Le joint torique est un joint moulé en caoutchouc dans sa forme la plus simple : un anneau de section circulaire (en d'autres mots une corde de section ronde soudée sur elle-même). C'est de loin le joint le plus répandu dans l'industrie depuis des dizaines d'années. Sa fabrication nécessite un grand savoir faire et est réservée à des spécialistes comme l'usine "Le Joint Français" qui est aujourd'hui le plus grand fabricant Français et le leader Européen dans le domaine de l'étanchéité. La forme symétrique du joint torique évite toute erreur de montage et sa section ronde permet une progressivité de la déformation en fonction de l'effort de serrage.
Le joint torique est habituellement utilisé pour les étanchéités statiques (donc sans mouvement de pièces). Il est installé dans une gorge prévue à cet effet (respectant des règles mécaniques simples) et permet de créer une étanchéité entre deux milieux différents. Il est souvent en contact avec des huiles ou des produits chimiques et doit pouvoir résister à des températures élevées. Pour cela, différents types de caoutchoucs peuvent être utilisés : Nitrile, EPDM, Viton, Silicone etc... Le joint torique est probablement le joint le plus simple et permettant de réduire au maximum les coûts d'entretiens des machines. Il existe dans des milliers de dimensions et des dizaines de matières, toutes plus techniques les unes que les autres. Derrière cette simplicité apparente se cache une technicité de pointe car le moindre défaut peut entraîner, dans certains cas, des fuites préjudiciables… Le contrôle des pièces se fait unitairement en sortie de fabrication, soit par du personnel qualifié, soit par des systèmes automatiques associés à des caméras.
Pour définir correctement un joint torique, il conviendra de définir les paramètres suivants :
- le diamètre intérieur du joint
- le diamètre de tore (section ronde)
- la pression
- la nature des fluides en présences
- la température de fonctionnement
Les dimensions standards des joints toriques peuvent être retrouvées sur le site www.oring.fr. Une fiche technique très détaillée peut être téléchargée sur ce site, regroupant toutes les connaissances et les informations disponibles à ce jour (92 pages). Une vidéo de présentation très explicite de l'usine "le Joint Français" est également disponible ICI.
Les matières les plus courantes utilisées pour la fabrication des joints toriques sont : le Nitrile (NBR), le Viton (FPM ou FKM) et l'EPDM.
Boutique en ligne www.oring.fr - Vente de joints toriques à l'unité
Le joint spi Paulstra ou joint à lèvre
Le joint spi, également appelé joint à lèvre ou joint spi Paulstra (du nom de l'usine), est un joint caoutchouc moulé destiné à réaliser des étanchéités dynamiques, c'est à dire des étanchéités sur des pièces en rotation (contrairement au joint torique généralement employé pour des étanchéités sur des pièces statiques).
Le joint spi est constitué d'une armature métallique destinée à lui donner la rigidité suffisante pour être inséré de force dans un logement prévu à cet effet. Cette armature métallique est habituellement revêtue de caoutchouc, ce qui lui permet de résister à la corrosion. A l'intérieur de l'armature, une lèvre est moulée en caoutchouc, d'où son appellation "joint à lèvre", afin de réaliser l'étanchéité sur l'arbre tournant. Cette lèvre est maintenue en contact avec l'arbre tournant grâce à un petit ressort de serrage. L'avantage de cette lèvre étudiée en bureau d'études est d'assurer un contact suffisant pour que l'étanchéité dynamique puisse se faire, sans pour autant que le frottement caoutchouc sur métal soit trop important (afin de ne pas user la surface de l'arbre tournant).
Montage d'un joint spi autour d'un axe tournant
Les joints spi sont beaucoup utilisés dans le monde automobile, et en général pour toutes les machines comportant des pièces en rotation. Son usage est très complémentaire aux joints toriques et on les retrouve souvent au sein des mêmes ensembles mécaniques. Du fait de leur conception, avec une lèvre mince et un ressort de maintien, les joints spi ne peuvent pas être utilisés pour des vitesses de rotation trop importantes ou des pressions trop élevées (qui auraient tendance à retourner la lèvre et donc à provoquer des fuites...).
Pour définir un joint spi, les paramètres suivants sont nécessaires :
- le diamètre de l'arbre en rotation
- le diamètre et la profondeur du logement (montage)
- les fluides en présence (pour produits agressifs prévoir un caoutchouc Viton associé à un ressort inox)
- la température de fonctionnement
Les dimensions standards des joints spi peuvent être retrouvées peuvent être retrouvées sur le site : Joint SPI
Le joint hydraulique
Le joint hydraulique est un joint à lèvre, comme le joint spi. Alors que le joint spi est réservé aux étanchéités dynamiques tournantes (axes en rotation), le joint hydraulique est un joint pour les étanchéités dynamique coulissantes (par exemple tige de vérin se déplaçant le long de son axe). Le joint hydraulique est généralement fabriqué en polyuréthane, de manière à pouvoir résister à la pression d'huile, et sans la présence de ressort de maintien (contrairement au joint spi).
Dans certains cas comme les vérins pneumatiques (air comprimé), les joint sont fabriqués en caoutchouc, de manière à obtenir une plus grande souplesse de la pièce (donc meilleure étanchéité à la pression de l'air). Le joint hydraulique est un joint standard, largement répandu dans l'industrie, mais il est fabriqué dans des quantités bien inférieures aux joints toriques ou aux joints spi. Différents profils de lèvres sont proposés afin de pouvoir répondre aux différentes applications souhaitées par les bureaux d'études.
Le joint plat découpé suivant plan
Le dernier grand type de joint est le joint plat, découpé ou non suivant plan suivant la complexité de la pièce. Le joint plat est un joint découpé au cutter, à l'outil (emporte-pièce) ou à l'aide d'une machine automatique à partir de feuille caoutchouc, de feuille silicone, de feuille à joints ou de feuille polyuréthane. Les épaisseurs les plus courantes sont comprises entre 1 et 10 mm et les duretés généralement employées sont proches de 60-70 Shores A.
La démocratisation des machines de découpe au jet d'eau, il y a une vingtaine d'années, ont permis à ces machines, initialement développées pour découper les blindages d'engins militaires, de faire faire un bond en avant notable aux découpeurs industriels. Les plans des pièces sont programmés en DAO ou directement récupérés des clients à partir de fichiers informatiques au format DXF.
Les machines de découpe au jet d'eau sont capables de découper des pièces planes très complexes, que ce soit à l'unité ou par quantités de plusieurs milliers. La souplesse de ces machines permet de découper des prototypes en quelques heures, sans outillage et à des coûts très réduits.
Les bureaux d'études peuvent donc tester en temps réel les solutions d'étanchéité qu'ils imaginent avant de les faire produire en série. Le joint plat se retrouve pratiquement dans toutes les pièces de la vie courante. Il permet de réaliser des étanchéités entre différentes parties d'un même ensemble, en s'adaptant aux formes complexes. L'élasticité de la matière permet de compenser les défauts des pièces à assembler et de réaliser les étanchéités les plus délicates.
Joint plat monté dans une bride
Retrouvez ICI différents exemples de joints découpés à l'aide d'une machine de découpe au jet d'eau.
Voir la vidéo de découpe au jet d'eau
N'hésitez pas à questionner nos techniciens au 04 77 47 51 92 si vous souhaitez être conseillés sur les différentes familles de joints caoutchouc.
