Analyse des emballages pour les joints devant fonctionner avec des rainures moins profondes, des pièces plus petites et un accès plus restreint lors de l'assemblage.

Un boîtier plus petit n'offre généralement pas au joint une étanchéité équivalente à celle de l'ancien. La gorge est moins profonde, la bride plus mince, les fixations plus espacées et l'accès aux outils de montage devient plus difficile. Pourtant, l'équipement peut toujours nécessiter la même pression, la même limite d'étanchéité et la même durée de vie.

Les joints d'étanchéité des équipements compacts sont essentiels car ils se situent au carrefour de nouvelles contraintes. Leur section transversale influe sur la profondeur de la gorge, la force de compression, la sensibilité aux tolérances et la manipulation. Réduire le diamètre sur un dessin sans redéfinir ce rapport entraîne généralement une perte de marge.

Le sillon perd de sa profondeur

Un joint torique de petite taille offre moins d'espace pour la compression et le volume. Les bavures de moulage, les défauts d'alignement des lignes de joint et l'épaisseur du revêtement consomment une part plus importante du jeu disponible. Quelques centièmes de millimètre, insignifiants dans un joint plus large, peuvent modifier le serrage ou empêcher l'assemblage.

Le manuel des joints toriques Parker explique que la compression dépend du type d'application et de la section transversale, et prévient que les arêtes vives et une installation roulée peuvent endommager le joint. Ses tableaux constituent des recommandations de conception et ne permettent pas d'ignorer les tolérances du logement spécifique. [1]

La bride perd de sa rigidité

Les parois fines et les vis espacées peuvent se déformer sous la pression d'étanchéité. Un serrage excessif pour assurer l'étanchéité risque de déformer un couvercle en plastique ou de créer des zones de basse pression entre les fixations. L'analyse par éléments finis permet de localiser les jeux potentiels, mais elle nécessite une modélisation réaliste du comportement du caoutchouc et une validation matérielle.

Les solutions d'étanchéité compactes utilisent souvent un bourrelet profilé, un joint retenu ou un support rigide pour concentrer la force uniquement là où elle est utile. La conception doit indiquer le cheminement de la charge, du couple de serrage de la vis à la ligne d'étanchéité en passant par la bride, et définir la capacité d'absorption du bourrelet.

L'assemblée perd de l'espace pour les doigts

Les joints en caoutchouc miniatures sont difficiles à repérer et faciles à déloger. L'utilisation de pinces à épiler peut endommager un bord de travail. La graisse employée pour le maintien temporaire peut attirer des contaminants ou altérer le comportement du matériau. Un système de fixation par pression, un support intégré ou une goupille de positionnement moulée peuvent s'avérer plus fiables qu'une bague libre.

L'automatisation ne résout pas le problème. Les joints très fins peuvent adhérer à l'outillage ou à l'emballage par électricité statique. Le contraste visuel et l'accessibilité des pinces doivent être pris en compte dès la conception de la pièce et du dispositif de fixation avant la finalisation de la disposition du produit.

Boîtier de module diesel

Parker décrit une refonte du refroidisseur d'huile diesel d'un camion léger nécessitant huit joints autour de différents orifices. Le module précédent utilisait des joints toriques en silicone dont la durabilité était limitée pour les liquides de refroidissement longue durée et en raison des exigences de larges rainures. Les joints Diamond Seal proposés allaient de simples anneaux à des géométries complexes à plusieurs orifices. [2]

L'EPDM a été utilisé pour les passages de liquide de refroidissement et le caoutchouc fluorocarboné pour l'huile. Parker indique que les pièces ont résisté aux essais sur moteur et à des tests de 3 000 heures de cycles thermiques sur banc d'essai, tandis que la géométrie a permis de réduire la taille des rainures et d'améliorer l'auto-rétention. Le dossier du fournisseur ne mentionne pas le protocole de test complet du client ni les limites d'acceptation. [2]

Ce cas est pertinent pour la conception d'équipements miniaturisés car l'amélioration de l'intégration résulte d'une combinaison de matériaux et de géométrie. Un élastomère universel n'a pas été imposé sur les huit points d'étanchéité, et la forme du joint a été modifiée pour s'adapter à l'assemblage du module et aux contraintes liées aux fluides.

De petites pièces entraînent d'énormes difficultés de manipulation.

Trois des composants en silicium du boîtier de surveillance continue du glucose de SIMTEC pesaient respectivement 0,03, 0,11 et 0,33 gramme. L'entreprise affirme que les effets statiques étaient amplifiés par cette faible masse et que, par conséquent, la séparation et la manipulation devaient être adaptées à l'intérieur d'une cellule de classe ISO 8. [3]

Bien que ces exemples concernent un dispositif médical et non industriel, la conclusion générale pour la fabrication reste la même : le comptage, le positionnement et la distinction des cavités des joints en caoutchouc miniatures peuvent s’avérer plus laborieux que pour les pièces plus grandes.

Les données relatives aux matériaux reposent sur des spécimens de taille réelle.

Une fiche technique composite pourrait présenter les données de résistance à la traction, d'allongement, de dureté et de compression sur des éprouvettes de dimensions standard. La pièce moulée interne peut durcir et refroidir à des vitesses différentes, et ses performances pourraient être principalement déterminées par une ligne de soudure, un point d'injection, un évent ou une variation d'épaisseur locale.

Pour les joints d'étanchéité destinés aux équipements compacts, comparez les données relatives au niveau de matière aux mesures effectuées sur les pièces de production. Inspectez les sections transversales critiques, les bavures, les défauts de surface, etc. Ensuite, soumettez les produits finis à un cycle de trempage, de chauffage et de refroidissement identique à celui du liquide et du cycle de température prévus.

La validation doit être effectuée avec du matériel réel.

Fabriquer les ensembles en respectant les tolérances maximales et minimales, et utiliser des fixations réelles. Vérifier l'étanchéité du joint aux températures minimales et maximales, sous cycle de pression et sous vide, le cas échéant. Appliquer des vibrations ou des charges de connexion provoquant un déplacement du boîtier.

L'absorption du fluide doit être le critère principal ; un test d'étanchéité concluant peut masquer un défaut susceptible d'entraîner une défaillance lors de la prochaine utilisation et qui ne sera révélé qu'au démontage. Si une réutilisation est prévue au cours du cycle de vie, les essais doivent prendre en compte les assemblages répétés.

La technologie de mesure est un autre aspect de la seconde revue de conception des petits joints toriques. Il convient de déterminer si le diamètre et la section transversale sont mesurés librement, après conditionnement ou lorsque le joint est en place. En général, pour les solutions d'étanchéité compactes comportant des cordons non circulaires, la hauteur et la position locales peuvent avoir une incidence plus importante sur les performances qu'une valeur moyenne.

La miniaturisation alourdit également le coût d'un défaut. Une petite fuite suffit à endommager la carte de capteurs très compacte ou à contaminer l'étroit canal optique.

Il est très important de définir les limites de confinement avant l'ajout de la dernière couche de protection.

Lorsqu'un composant est marqué par de la peinture, par exemple, le marquage ne durera pas et sera donc difficilement lisible. Utilisez un système de marquage tel que des cavités, des emballages, des étiquettes ou des scans.

Les équipements compacts nécessitent souvent plusieurs pièces d'étanchéité visuellement identiques ; une distinction de couleur ou de forme pourrait donc servir de code si le pigment ou la caractéristique n'interfère pas avec le fonctionnement.

Yida réalisera l'étude de conception des équipements miniaturisés pour le client qui fournira l'ensemble des tolérances, les matériaux des pièces d'étanchéité, les modalités d'assemblage, l'accessibilité du montage, le fluide, la température et les objectifs d'étanchéité. En considérant le joint et le boîtier comme un système unique, la pièce d'étanchéité, de géométrie minimale, ne posera aucun problème.