Il peut arriver que vous souhaitiez vous assurer que certaines parties du système ont le comportement approprié en termes d'absorption d'énergie et que ces parties sont également conçues avec des détails de montage qui permettent d'obtenir un bon amortisseur en caoutchouc.

En général, un tampon en caoutchouc est installé sur une machine pour amortir les chocs une fois la course terminée. Dans ce cas, un petit tampon est utilisé car l'espace et le temps d'utilisation sont limités. De plus, il doit ralentir la masse en mouvement, limiter la force maximale appliquée et résister à une utilisation répétée. Par conséquent, la capacité de charge statique seule ne constitue pas un critère pertinent pour décrire l'utilisation d'un tel tampon.

Les amortisseurs en caoutchouc moulé protègent les butées de machines, les équipements de manutention, les portes, les chariots, les ensembles mobiles, etc. Leur comportement dépend de l'énergie de l'impact, de la vitesse, de la température, de leur forme et de leur mode d'assemblage. Un amortisseur choisi uniquement en fonction de son diamètre extérieur peut être soit trop dur, soit se déformer facilement.

Commencez par l'énergie plutôt que par le poids.

Lorsqu'il s'agit de forces au point de collision, la masse du chariot représente non seulement la principale source d'impact, mais elle transporte également une énergie qui ne peut être que partiellement absorbée sur une distance limitée, et à laquelle le dispositif d'arrêt devra ensuite faire face, comme ce fut le cas dans cet exemple.

Un amortisseur industriel doit permettre de définir précisément sa course de compression maximale. Si l'amortisseur est comprimé au maximum, cela peut engendrer un pic de force et, par conséquent, un impact transmis au châssis ou à la fixation. À l'inverse, si l'amortisseur est trop souple, la partie mobile risque de continuer à se déplacer au-delà des limites de sécurité.

La fréquence des incidents est un autre facteur très important. Les situations d'urgence mensuelles laissent suffisamment de temps pour que le matériel refroidisse et que les pièces soient récupérées. Cependant, les impacts répétés qui se produisent toutes les quelques secondes peuvent entraîner un échauffement localisé du caoutchouc et une modification de sa rigidité, ce qui affectera les contacts suivants.

La forme détermine la courbe de force

Selon sa forme, l'amortisseur présentera différentes courbes de déformation. Une certaine forme de la zone de contact peut entraîner une augmentation progressive de la force. Un vide ou une paroi conique, par exemple, peut accroître la course de l'amortisseur, mais concentrer les contraintes sur les angles ou les parties les plus fines.

La conception des amortisseurs en caoutchouc doit prendre en compte les mouvements latéraux et les défauts d'alignement.

Un choc décentré peut tordre le goujon de fixation ou cisailler le caoutchouc sans le comprimer. Une large surface de contact et un élément de guidage mobile contribuent à maintenir la trajectoire de la charge.

La fabrication de butées de suspension en caoutchouc sur mesure peut impliquer l'ajout d'une bande métallique collée, l'insertion d'éléments métalliques ou le perçage du bloc. Bien que ces techniques facilitent l'installation de la butée, elles peuvent entraîner l'apparition de lignes de collage, de corrosion et de zones de concentration de contraintes.

Lors de la conception, il convient de prendre en compte la déformation maximale de la géométrie du métal.

La rigidité dynamique n'est pas égale à la rigidité statique.

La réponse du caoutchouc est généralement plus rigide lors d'une déformation rapide que lors d'une compression lente. L'hystérésis, qui correspond à la perte d'énergie, est en partie convertie en chaleur. En effet, le même mécanisme qui permet de réduire le rebond contribue également à l'élévation de la température interne lors d'impacts répétés.

Trelleborg décrit son amortisseur ANB comme un corps cylindrique en caoutchouc nitrile collé, dont le composé à forte hystérésis contribue à limiter les mouvements de l'équipement. La gamme publiée indique différentes charges maximales en fonction de la taille et mentionne également les grues, les véhicules forestiers et les engins de manutention comme applications typiques.

Dans cet exemple de catalogue, on constate que la capacité d'un tampon n'est indiquée qu'en fonction de sa structure. Elle ne peut donc pas supporter une charge identique avec un tampon de composition ou de géométrie différente.

Vous devez effectuer des tests sur les amortisseurs en caoutchouc en utilisant des conditions qui correspondent à la vitesse, à l'énergie et au montage de l'application prévue pour l'amortisseur (l'utilisation finale).

Le choix du matériau repose sur la capacité de récupération et d'énergie suffisante.

Certaines applications mécaniques peuvent être rendues plus durables et plus résistantes à l'usure grâce à l'utilisation du bon type de caoutchouc, par exemple le caoutchouc naturel.

En présence d'huiles minérales, le caoutchouc nitrile butadiène (NBR) est à privilégier car il y est moins sensible. Le caoutchouc éthylène-propylène (EPDM), quant à lui, résiste bien aux intempéries et au soleil. Les matériaux abrasifs usent rapidement le polyuréthane, mais sa durée de vie est prolongée si les charges requises sont respectées.

Chacune de ces options a une plage de températures et de produits chimiques utilisables. Il vous faut vous renseigner sur ces paramètres pour chacune d'elles.

La dureté n'est qu'une propriété parmi d'autres du matériau utilisé.

D'autres facteurs comme l'hystérésis, le module, la déformation rémanente à la compression, la résistance aux déchirures et la résistance au vieillissement dû à l'effet de la chaleur détermineront la forme, ou la courbe, que suit cette force et dans quelle mesure cette force va se rétablir.

Deux produits en caoutchouc ayant une même dureté Shore A peuvent présenter un comportement différent sous l'effet d'un impact.

La conception d'un tampon en caoutchouc nécessite de connaître la température de service minimale. Un composé qui durcit par grand froid peut transmettre une force de crête plus élevée.

Au contraire, une faible résistance à la traction associée à une génération de chaleur cumulative due à une faible résistance au cisaillement à haute température pourrait être responsable d'une déformation qui dépasse les limites.

Les tests courants répondent à des questions limitées

La norme ASTM D575 évalue le comportement en compression dans des conditions d'essai spécifiées. Elle permet de comparer des matériaux ou de fournir une référence de charge-déformation contrôlée. Une éprouvette standard ne reproduit pas les variations de la surface de contact, de l'insert ou de la fréquence d'impact du tampon.

La norme ASTM D395 évalue la déformation rémanente après une période de compression et de récupération définie. Elle permet de comparer la tendance à la récupération, mais ne prédit pas le retour complet d'un tampon profilé après des milliers d'impacts à grande vitesse.

La norme ASTM D624 mesure la résistance à la déchirure selon une géométrie d'éprouvette définie. Elle peut faciliter le criblage des composés lorsque les fissures représentent un risque. La norme elle-même précise que le résultat obtenu peut ne pas être directement corrélé aux performances en service.

Séquence de validation de tampon terminée

Vérifiez les dimensions, la surface moulée et l'emplacement de l'insert. Mesurez lentement la courbe force-déformation initiale pour évaluer l'état de la pièce. Assurez-vous que le tampon a suffisamment de jeu pour se déformer sans entrer en contact avec des arêtes vives ni se coincer contre le cadre.

Effectuez des essais d'impact avec la masse mobile, la vitesse et l'alignement représentatifs. Mesurez la déflexion, le rebond et la force maximale lorsque le risque lié à l'équipement l'exige. Commencez par des valeurs inférieures à la valeur maximale et augmentez-les progressivement selon un plan d'essai contrôlé, avec des protections appropriées.

Pour l'absorption des chocs industriels, soumettez la pièce à des cycles de charge/décharge à la fréquence et à la température prévues. Surveillez la température de surface et l'évolution de la hauteur permanente. Répétez la mesure d'impact après conditionnement afin de visualiser la dérive de la courbe de force.

Après utilisation, inspectez la liaison caoutchouc-métal, les zones de pliure ou de renflement, la surface de contact et la fixation. Des fissures, des inserts desserrés ou une inclinaison permanente peuvent indiquer une charge hors axe. Les critères d'acceptation doivent inclure le dégagement de l'équipement et l'état du tampon.

Informations nécessaires au développement

Indiquez la masse en mouvement, la vitesse d'impact, la hauteur de chute le cas échéant, la déflexion maximale admissible et la fréquence d'événement. Précisez la température, les huiles, les conditions météorologiques, la force de pointe admissible, l'espace de montage et les conséquences d'une défaillance de la butée.

Pour les butées en caoutchouc sur mesure, indiquez l'angle de contact, les détails de fixation et tout jeu latéral. Des photographies ou un schéma d'une section de l'assemblage peuvent révéler des problèmes d'interférence et de répartition des charges qu'un simple schéma de butée ne permet pas de visualiser.

Travailler avec Yida

Dalian Yida Precision Rubber Products Co., Ltd. développe des pièces en élastomère moulées sur mesure et des composants caoutchouc-métal. Pour les amortisseurs de chocs en caoutchouc, Yida peut étudier la faisabilité de fabrication, les options de composition, la géométrie des inserts et les dimensions critiques en fonction des contraintes de charge du client.

Les tampons en caoutchouc moulé doivent être homologués après essai de la pièce finie sur un matériel représentatif. Une fois l'énergie, la course et la fréquence d'utilisation définies, le plan d'échantillonnage permet de mesurer les besoins réels de l'équipement, plutôt que de se fier à une valeur de dureté générique.