Qu'est-ce qu'un joint torique ?
Bien qu'ils soient souvent négligés par beaucoup, les joints toriques constituent une solution d'ingénierie incroyablement simple mais très efficace.
L'anneau lui-même est rentable et la méthode d'installation est simple. Néanmoins, le joint qu'il crée peut résister de manière fiable à des pressions extrêmes.
Qu'est-ce qu'un joint torique ?
Un joint torique est une pièce de matériau en forme de beignet, le plus souvent un caoutchouc élastomère, qui est utilisée comme joint mécanique pour empêcher les fuites d'air ou de liquide provenant de votre machine ou de votre application.
Ces composants peuvent parfois être appelés joints toriques, en raison de leur forme torique, et certaines personnes peuvent également appeler ces joints mécaniques des « garnitures ».
Comment fonctionnent les joints toriques ?
Pour qu'un joint torique forme un joint fiable, il doit être comprimé entre deux surfaces adjacentes. Lorsque les surfaces sont rapprochées et que l'anneau est pressé, il se déforme légèrement pour entrer en contact avec les deux surfaces, créant ainsi une barrière physique contre les fuites, également appelée contrainte de contact.
Si la pression d'application est inférieure à celle de la contrainte de contact, un joint est créé, empêchant le liquide ou le gaz de s'échapper. À mesure que la pression d'application augmente, le joint torique se comprime davantage, créant ainsi une étanchéité encore plus étroite. Ce processus qui se perpétue est appelé « auto-dynamisation ».
Lorsque la pression diminue ou est relâchée, le joint torique reprend sa forme initiale, prêt à être utilisé encore et encore. Bien que cela signifie techniquement que les joints toriques sont des composants réutilisables, s'ils sont retirés d'un assemblage, ils doivent être remplacés pour garantir une étanchéité optimale.
Pour les applications à haute pression, des joints toriques plus durs sont nécessaires. C'est pourquoi ces composants sont disponibles dans différents duromètres et même dans différents matériaux.
Où sont utilisés les joints toriques ?
Des appareils ménagers aux machines industrielles, les joints toriques peuvent être utilisés dans diverses applications.
Les joints toriques sont un composant incroyablement utile dans les applications automobiles. Par exemple, le joint étanche à l'air qu'ils créent peut empêcher l'huile de s'infiltrer dans les zones actives du véhicule, garantissant ainsi que le carburant est correctement dirigé vers la chambre de combustion ou que les zones sous vide soient compromises.
Un autre excellent exemple de joints toriques en action est celui des équipements de plongée. Dans cette application, les anneaux forment un joint autour du masque ou du réservoir, ce qui permet de conserver l'oxygène vital à l'intérieur tout en empêchant toute pénétration d'eau.
Vis et écrous d'étanchéité - Fixations avec joint torique intégré
Dans certains cas, un joint d'étanchéité est nécessaire autour d'un trou fileté ou sous la tête d'une attache. Dans ces circonstances, vous pouvez utiliser une rondelle conçue pour retenir les fluides ou sceller, ou une attache avec joint intégré.
Pour les applications à haute pression ou critiques, les vis d'étanchéité d'Accu sont dotées d'un joint torique intégré qui fournit une étanchéité dans une gamme d'applications où la rétention ou l'exclusion des fluides et des gaz est essentielle, comme dans les industries aérospatiale, industrielle ou automobile mentionnées précédemment.
Pour en savoir plus sur les vis d'étanchéité Accu, consultez notre article « Que sont les vis d'étanchéité ?
'Dans les cas où l'étanchéité interne est moins critique, dans le cas d'une application de toiture, par exemple, une rondelle d'étanchéité en EPDM standard peut être utilisée pour fournir une fixation étanche aux intempéries.
Quelle est la différence entre un joint torique en caoutchouc et une rondelle en caoutchouc ?
Bien qu'ils aient une forme et un matériau similaires, les joints toriques en caoutchouc et les rondelles en caoutchouc diffèrent à bien des égards.
Une laveuse est un composant plat utilisé pour fournir un espacement entre les pièces, conçu pour absorber la pression ou la friction. Les joints toriques en caoutchouc, en comparaison, sont une boucle en élastomère capable de se comprimer puis de reprendre leur forme initiale.
Contrairement aux rondelles en caoutchouc, qui présentent un risque moindre, la défaillance d'un joint torique peut souvent avoir un effet ruineux sur l'ensemble du raccord.
Quand et pourquoi les joints toriques tombent-ils en panne ?
La cause la plus fréquente de défaillance du joint torique est l'usure qui résulte souvent du vieillissement des composants et de l'impact environnemental.
Néanmoins, un certain nombre de raisons peuvent provoquer la défaillance prématurée d'un joint torique, telles que la déformation par compression, une conception ou un dimensionnement incorrects du presse-étoupe, une incompatibilité avec l'environnement et l'abrasion.
Kit de compression
La déformation parcompression se produit lorsque la forme en « O » du joint torique se déforme définitivement pour devenir un ovale à côtés plats. Cela se produit lorsque la ligne d'étanchéité du joint torique est compromise en raison d'une défaillance de la conception du presse-étoupe.
La ligne d'étanchéité détermine le degré de compression auquel un joint torique peut être soumis afin de ne pas perturber l'intégrité du joint.
Conception incorrecte de la glande ou dimensionnement incorrect
Outre la déformation par compression, une conception ou un dimensionnement incorrects du presse-étoupe peuvent également entraîner une sous-performance d'un joint torique à d'autres égards.
C'est à ce moment que le joint torique ne fonctionne pas aussi bien que prévu en raison d'une mauvaise spécification pour l'application. Il se peut que la taille ou la dureté du joint torique soient incorrectes. Si le joint torique n'est pas compatible avec la rainure, cela peut être dû à une quincaillerie endommagée ou à un problème d'alignement lors de l'assemblage
Incompatibilité avec l'environnement
Unedéfaillance prématurée du joint torique peut également résulter de son incompatibilité avec l'environnement, telle que des températures extrêmes et une exposition à des produits chimiques.
Lorsqu'un joint torique est exposé à la chaleur, il peut se ramollir ou se fissurer à cause de la dégradation thermique.
De même, dans les environnements froids, un joint torique en caoutchouc peut perdre son élasticité, c'est ce que l'on appelle le « durcissement à froid ». Le durcissement à froid peut être inversé par chauffage, mais la réduction de la section transversale peut affaiblir l'étanchéité et entraîner une dégradation thermique, comme ci-dessus, si trop de chaleur est utilisée.
Lorsqu'un joint torique est exposé à des produits chimiques, il peut se fissurer, se former des cloques et présenter d'autres signes d'usure visuels. Certains produits chimiques, tels que ceux à base de pétrole, dégradent les joints toriques en caoutchouc naturel. Par conséquent, les lubrifiants à base de silicone sont souvent utilisés comme alternative aux huiles pour machines traditionnelles lors de l'installation des joints toriques.
Abrasion
Dans les joints dynamiques, où il y a souvent des mouvements rotatifs et des oscillations, les joints toriques peuvent être exposés à l'abrasion. L'abrasion aura généralement un impact sur les côtés plats du joint torique qui sont directement en contact avec la surface en mouvement.
En cas d'abrasion, des particules parasites commencent à se frotter contre la bague, ce qui peut provoquer des déchirures ou des trous dans le composant.
Les effets de l'abrasion peuvent être atténués par une installation et une lubrification appropriées.
Quel est le meilleur matériau pour les joints toriques : caoutchouc FPM ou caoutchouc nitrile ?
La plupart des applications sont des compromis, la résilience contre la rigidité, la douceur contre la dureté, les basses températures contre les températures élevées et les performances par rapport au coût.
Il en va de même lorsque vous choisissez le matériau dont vous avez besoin pour un joint torique. Bien qu'il n'existe pas de meilleure ou de pire option pour ces composants dans leur ensemble, certains matériaux sont mieux adaptés à des applications particulières.
Joints toriques en caoutchouc nitrile
Les joints toriques en nitrile peuvent résister à des températures comprises entre -54 °C et 149 °C. Le nitrile peut être utilisé avec de l'eau, des huiles de pétrole et certains fluides hydrauliques. Toutefois, les joints toriques de ce matériau ne sont pas recommandés pour les liquides de frein automobiles, les cétones, le fluide hydraulique à base d'ester de phosphate et les hydrocarbures nitro/halogénés.
Joints toriques en caoutchouc FPM (fluoropolymère)
LeFPM convient aux fluides et gaz siliconés, aux huiles de pétrole, aux acides et à certains hydrocarbures halogénés. Ils sont largement utilisés dans le traitement chimique, les applications automobiles et électroménagers.
Il n'est pas recommandé d'utiliser le fluoropolymère avec des fluides hydrauliques à base d'ester de phosphate.
La plage de température du caoutchouc FPM varie de -40 °C à 250 °C ; il peut être utilisé dans des environnements à température beaucoup plus élevée que le caoutchouc nitrile.
Quelle est la meilleure dureté pour un joint torique ?
La dureté optimale pour la plupart des applications générales est une dureté Shore A de 70. Cela se traduit par un duromètre de 70.
Accu vend à la fois des joints toriques en FPM et en caoutchouc nitrile, disponibles entre 2,9 mm et 67 mm. Ces deux matériaux ont une dureté Shore A de 70.
Pour les applications à basse pression, inférieure à 1 000 psi, un duromètre de 55 est recommandé. Toutefois, pour les applications à haute pression allant jusqu'à 6 000 psi, un duromètre de 90 est requis.
Plus le duromètre est élevé, plus le joint torique est dur, et vice versa. Un joint torique ayant un indice de duromètre plus élevé sera plus difficile à étirer et, par conséquent, plus difficile à installer à la main. Cependant, il existe des méthodes pour faciliter ce processus, comme les tremper dans de l'eau chaude pour rendre le composant plus souple qu'il ne le serait à température ambiante.
Pour les cas d'utilisation de niche, les joints toriques métalliques peuvent être spécifiés pour des applications soumises à des forces et des températures extrêmes, ou même à la manipulation de matériaux corrosifs et à des radiations.
Pour les applications moins extrêmes qui nécessitent tout de même un joint métallique, une rondelle en cuivre peut être utilisée à la place.
Comment mesurer un joint torique ?
La mesure d'un joint torique est un processus simple. Commencez par mesurer la largeur et le diamètre, ou simplement le diamètre, de la rainure de l'arbre où vous installez le composant.
Une fois ces mesures prises, sélectionnez le joint torique correspondant en fonction de son diamètre intérieur et de son diamètre extérieur (ces mesures peuvent être prises à l'aide d'une règle) ou, pour une mesure plus précise, utilisez des étriers.
Pour prendre ces mesures, placez la laveuse sur une surface plane en vous assurant qu'elle a conservé sa forme torique d'origine.