Lorsqu'un soufflet standard ne peut répondre à toutes les exigences telles que l'espace disponible, la course, le diamètre de montage ou l'environnement environnant, un soufflet en caoutchouc sur mesure est généralement une bonne option.

À première vue, cela semble simple, mais en fonction du mouvement des plis, de l'emplacement des tensions et de l'étanchéité permanente des extrémités, la durée de vie et les performances varieront.

Fonctions d'un soufflet de protection

Le soufflet de protection sert de revêtement protecteur pour les pièces mobiles.

Dans le cas d'une tige de vérin, il protège sa surface de la poussière et empêche celle-ci de pénétrer dans les joints. Dans un joint, il contribue à isoler la graisse de l'environnement extérieur.

Les soufflets en caoutchouc anti-poussière ne constituent pas des joints d'étanchéité à proprement parler et ne remplacent pas les autres joints internes. Ils agissent principalement comme une couche de protection externe et, même en cas de contamination de certaines pièces, l'étanchéité de la tige reste intacte tant qu'elle fonctionne sous sa propre pression et avec son propre mouvement.

Conception basée sur l'enveloppe de mouvement

Pour commencer, les longueurs de fonctionnement, telles que les longueurs installées et comprimées, les extensions minimales et maximales, doivent être connues et indiquées correctement.

C’est principalement en raison de la course de déplacement que le concepteur doit savoir non seulement comment le soufflet doit être plié, mais aussi où les plis sont placés afin qu’ils ne soient pas en contact avec d’autres pièces, notamment aux extrémités du mouvement.

La conception appropriée des soufflets d'étanchéité est telle que le mouvement d'étanchéité ne soit pas perturbé si le soufflet se déforme, par exemple, ou heurte un équipement adjacent.

Le décalage radial, le mouvement angulaire et la rotation doivent être décrits en détail afin de les distinguer du mouvement axial du dispositif que les joints et les soufflets protègent. Une pièce conçue uniquement pour un mouvement rectiligne pourrait, à terme, entrer en contact avec d'autres pièces mobiles si elles se désalignent.

Convolution‍‌‍‍‌ La géométrie contrôle la déformation locale

La géométrie des circonvolutions, c'est-à-dire leur nombre, le pas (la distance entre elles), la profondeur des plis et l'épaisseur de la paroi, définit en réalité la distribution du mouvement dans le soufflet.

Quelques circonvolutions peuvent entraîner une importante déformation d'un seul pli, tandis que les soufflets comportant de nombreuses circonvolutions peuvent présenter un problème d'espace insuffisant au niveau de la compression, provoquant un contact entre les plis.

Les soufflets en caoutchouc moulés peuvent également comporter des brides, des lèvres, des bourrelets et des rainures facilitant la fixation. Bien que l'intégration permette de réduire le nombre de composants, elle limite l'étanchéité aux dimensions du moulage. La position de serrage et le degré de compression doivent être prédéfinis, et l'assemblage reste à la discrétion de l'opérateur.

Le choix des matériaux est guidé par l'environnement

Si l'on choisit des soufflets en caoutchouc, il convient d'établir au préalable une liste des agents d'exposition. La poussière peut être extrêmement fine, abrasive, ou encore un mélange de poussière et d'huile. Pour les installations extérieures, il faut également prendre en compte l'ozone, le rayonnement solaire, la pluie et les variations de température. Les produits de nettoyage utilisés en usine peuvent être alcalins ou acides.

Les polymères à base de caoutchouc naturel, comme le NBR, sont souvent privilégiés dans les environnements où les huiles et graisses minérales sont courantes ; toutefois, pour évaluer pleinement leur adéquation, il est indispensable de prendre en compte leur résistance aux intempéries et aux basses températures. L’EPDM convient aux environnements extérieurs, notamment aux intempéries, à l’eau et aux opérations de nettoyage ; cependant, ce ne sont là que quelques exemples de ses propriétés d’utilisation, en particulier face aux huiles de pétrole, pour lesquelles il est généralement inadapté.

Le FKM est reconnu pour sa résistance à la chaleur et sa bonne compatibilité avec les huiles ; toutefois, ses performances à basse température peuvent poser problème. Le caoutchouc silicone est capable de remplir une large gamme de fonctions, des températures extrêmement basses aux températures extrêmement élevées. Il résiste également aux intempéries, mais il a tendance à se déchirer et à s'aplatir plus facilement, notamment lorsqu'il est exposé à des poussières fines ou à des surfaces d'installation accidentées. L'équilibre de ces propriétés peut varier d'un composé à l'autre, par exemple, entre les différents types de caoutchouc (CR). Il est important de rappeler qu'aucune famille de caoutchouc ne garantit à elle seule une adéquation optimale ; son utilisation dépend en grande partie de sa formulation et des conditions d'exposition.

Une mallette pour matériel de poudre alimentaire publique

ATP Group a présenté une application de soufflet dans une machine automatique de dosage de poudres alimentaires. Cette machine utilise huit trémies reliées à un plateau mobile. La liaison de l'élément en caoutchouc doit absorber les mouvements d'approche et de séparation, ainsi que les vibrations dues à la manipulation du contenu.

La course du soufflet spécifiée était d'environ un millimètre. Malgré ce faible déplacement, la maîtrise des poussières et le maintien de conditions d'hygiène irréprochables étaient primordiaux. La perte de poudre dans l'environnement par l'entonnoir était une préoccupation, mais le principal enjeu était d'empêcher toute contamination extérieure du circuit de poudre.

Cet exemple montre que la taille du mouvement ne renseigne pas sur la complexité de sa conception. Une course réduite peut exiger la résistance du matériau à la fatigue, une conception minimisant la production de poussière, un assemblage aisé et une documentation conforme aux normes alimentaires. Les critères d'acceptation sont définis par l'ensemble du processus.

Il s'agissait d'un exemple fourni par le fournisseur, qui ne correspond pas à notre situation. Ce cas illustre uniquement l'utilisation publique du fournisseur et ne représente en aucun cas un résultat obtenu par Yida. Cet exemple est donné à titre indicatif pour présenter un scénario possible dans un environnement industriel donné, mais ne saurait garantir le niveau de performance ni la conformité aux normes d'un autre soufflet. Par conséquent, la conception d'un nouveau soufflet devra impérativement inclure les spécifications des matériaux attestant de la compatibilité du caoutchouc avec la poudre, les conditions de nettoyage et de mouvement, et devra faire l'objet de tests en conséquence.

Les indices de protection contre la poussière nécessitent une formulation précise.

La norme IEC 60529 définit les indices de protection IP pour les enveloppes électriques. L'indication IP5X ou IP6X s'applique à la configuration de l'enveloppe testée, y compris ses soufflets, joints, fixations et autres ouvertures. Elle ne doit pas être attribuée à un seul élément en caoutchouc.

Les soufflets en caoutchouc assurant la protection contre la poussière peuvent supporter un boîtier, mais l'ensemble fini doit être testé dans les conditions spécifiées. La position et la course des soufflets, le cheminement des câbles et la compression lors du montage peuvent influencer le résultat. Un test statique à une position donnée peut ne pas être représentatif de l'exposition à la poussière en mouvement.

Ce que les essais de matériaux peuvent établir

La norme ASTM D624 mesure la résistance à la déchirure selon une configuration d'essai définie. Le résultat peut aider à sélectionner les composés pour lesquels les entailles ou les dommages aux bords sont problématiques, mais la norme précise que le rapport avec l'utilisation prévue doit être déterminé pour chaque application.

La norme ASTM D573 évalue l'effet du vieillissement à l'air à haute température sur les propriétés du caoutchouc. Elle est utile pour les comparaisons en laboratoire, mais la norme ASTM précise que les résultats peuvent ne pas être parfaitement transposables aux conditions d'utilisation réelles, celles-ci étant variables.

La norme ASTM D2000 propose un système de classification des matériaux en caoutchouc vulcanisé selon leur résistance au vieillissement thermique, leur gonflement à l'huile et d'autres exigences. Elle contribue à définir les spécifications d'un composé. Elle ne permet cependant pas de prouver la durée de vie en fatigue, l'ajustement ou la résistance à la poussière d'un soufflet.

Ces méthodes permettent de répondre aux questions relatives aux matériaux. Les essais sur les pièces finies doivent répondre aux questions relatives au produit : la pièce peut-elle être installée sans dommage, se déplacer dans toute son enveloppe, rester fixée et maintenir la barrière de contamination requise après des cycles répétés ?

Là où les soufflets échouent généralement

Le contact entre les plis représente un risque géométrique fréquent. Lorsque les replis frottent sous forte compression, la surface peut se polir, s'échauffer et finir par s'user. Les contaminants emprisonnés entre les plis peuvent aggraver l'abrasion.

Les déchirures commencent souvent au niveau d'une transition abrupte, d'une zone fine, d'un point de fixation ou d'un bord de montage endommagé. Un étirement excessif lors de l'installation peut créer une petite coupure qui s'agrandit au fil des cycles. Les données de résistance à la déchirure ne peuvent compenser l'utilisation d'un outil d'assemblage présentant une bavure.

Le décollement des extrémités se produit lorsque la force de serrage, la forme du bourrelet ou la surface de contact ne permettent pas de contrôler le mouvement. La présence d'huile sous le collier peut réduire l'adhérence. Un collier de serrage serré au toucher peut également exercer une pression inégale et endommager le caoutchouc.

Processus d'inspection partielle terminé

La mesure dimensionnelle commence dans des conditions contrôlées. Vérifiez ensuite le diamètre de fixation, la hauteur une fois installé, les caractéristiques du mur et les dimensions critiques au niveau du pli. Contrôlez l'absence de bavures, de lignes de soudure, de dommages ou de zones trop fines susceptibles d'entraîner des problèmes de mouvement des pièces.

Déplacez la machine selon le facteur de conception, en respectant un certain décalage, tout en maintenant le circuit à une température conforme aux normes. Lorsque la situation le permet, vous pouvez manipuler la poussière ou les contaminants. Si la pièce sert à protéger l'intérieur de l'enceinte, mesurez la pénétration de poussière sur l'ensemble lors de sa mise en place et vérifiez si sa vitesse de déplacement est conforme aux normes.

Sélectionnez quelques échantillons et exposez-les à l'huile, aux produits de nettoyage, au liquide de refroidissement, à l'ozone et à d'autres conditions chimiques et environnementales identifiées lors de l'étude d'application. Les éprouvettes permettent de détecter les modifications du matériau. Les échantillons assemblés peuvent révéler les effets du gonflement, du relâchement des fixations et de la modification du pli du joint.

Après le test de pliage, analysez les bases et les crêtes des plis, ainsi que les transitions. Notez toute abrasion, fracture, déformation due à une surcharge et présence de saletés à l'intérieur des plis. L'acceptation du dispositif doit être clairement établie après le test : nombre de cycles, seuil de saleté admissible et force maximale, le cas échéant.

Les soufflets en caoutchouc sur mesure doivent être réévalués si le matériau, l'outillage, l'épaisseur de paroi ou le système de fixation ont été modifiés. L'approbation d'un échantillon atteste de la validité de la configuration testée. Toutefois, il ne faut pas présumer qu'une modification ultérieure affectant la contrainte ou la fixation est également prise en charge.

Contactez-nous avec les informations ci-dessous

Fournissez une liste des contaminants internes et externes, en précisant la nature de la poussière, le type de particules, le type d'huile, le type d'eau et les produits de nettoyage utilisés. Indiquez la plage de températures, si la pièce est utilisée en extérieur ou en intérieur, le niveau de vide ou de pression à appliquer et si votre appareil nécessite une certification spécifique des autorités sanitaires, s'il s'agit d'un appareil électrique ou si des conditions de propreté sont requises lors de son utilisation.

Soufflets en caoutchouc moulé : veuillez préciser le mode de montage et l’assemblage des pièces. La largeur des colliers de serrage, la forme des rainures, la finition des surfaces de contact et les outils utilisés lors de l’installation sont autant d’éléments qui peuvent contribuer à garantir la bonne tenue des extrémités.

Collaborer avec Factory

Dalian Yida fabrique des produits en caoutchouc de précision depuis de nombreuses années et possède donc l'expérience et la compréhension nécessaires pour produire des pièces en caoutchouc sur mesure, conformes aux spécifications du client. Concernant l'étanchéité des soufflets, nous examinerons la faisabilité de la fabrication, les matériaux, les dimensions critiques et la méthode de test du prototype en situation réelle.

Il est utile d'obtenir un accord sur les limitations de mouvement et les critères d'acceptation avant l'usinage, notamment si cela nous permet d'aborder la géométrie des plis, le montage et les points de contrôle. Si des données sont disponibles sur l'utilisation d'un produit existant, comme les dommages potentiels, leur analyse peut servir de base à une première phase de conception.

Le soufflet doit permettre la liberté de mouvement des composants sans que la barrière ne soit franchie dans la mauvaise direction. Tout dépend donc de la géométrie, du matériau et de la compatibilité des fixations auxquelles la pièce est soumise après l'essai.

Par conséquent, le choix du matériau d'un soufflet en caoutchouc ne représente qu'une partie d'un processus de décision plus vaste et plus complexe. Toutefois, dès que Yida aura reçu des informations sur l'amplitude de mouvement, les contaminants ou une description du mode de fixation, une analyse de conception et un plan d'échantillonnage de la pièce concernée pourront être mis en œuvre afin de répondre aux besoins pratiques de conception.