Une excavatrice minière de 200 tonnes reste inactive sur le banc tandis qu'un monteur monte avec un pistolet graisseur pour la troisième fois cette semaine. La bague de pivot de flèche s'use de manière inégale, l'arbre a commencé à se rayer et le plan de maintenance est déjà en retard. C’est exactement le scénario pour lequel une bague autolubrifiante est conçue pour éliminer.
Si vous évaluez des bagues autolubrifiantes pour des équipements miniers, marins, de construction ou métallurgiques, la version courte est la suivante : la recette de l'alliage, le système de lubrification et les limites d'application déterminent si la pièce fonctionne pendant des milliers d'heures ou tombe en panne au cours d'une journée de travail.
Qu'est-ce qu'une bague autolubrifiante ?
Une bague autolubrifiante est un palier lisse qui transporte son propre lubrifiant à l'intérieur de la paroi de la bague au lieu de dépendre d'une alimentation externe en graisse ou en huile. Le lubrifiant, généralement des bouchons de graphite ou de bisulfure de molybdène pressés dans le corps en bronze, transfère un mince film à la surface de l'arbre lorsque l'arbre tourne. La bague et l'arbre reposent alors sur ce film et non sur un contact métal sur métal.
Trois caractéristiques définissent une bague autolubrifiante bien conçue :
- Pas de distribution externe de lubrifiant. Les graisseurs, les tubes et les arrêts de lubrification programmés disparaissent de la machine.
- Une phase de rodage définie. Le film de transfert a besoin d'une courte période de rodage avant que l'usure stable ne devienne faible et prévisible.
- Une limite de pression-vitesse (PV) nominale. Si vous dépassez la limite PV du matériau, la bague surchauffe, le film lubrifiant se dégrade et l'usure s'accélère.
La matrice en bronze qui maintient les bouchons lubrifiants est aussi importante que les bouchons eux-mêmes. Les alliages de bronze combinent dureté, résistance à la corrosion et capacité à absorber des désalignements mineurs. Différentes familles de bronze se comportent différemment sous de lourdes charges, dans l'eau de mer ou dans des environnements poussiéreux, de sorte que le choix de l'alliage permet de séparer une pièce fiable d'une défaillance prématurée. C'est pourquoi le premier filtre lors de l'évaluation d'un fournisseur gamme de bagues autolubrifiantes Il doit s'agir de la qualité de l'alliage et non de la taille de l'alésage.
Laiton, bronze d'aluminium ou bronze d'étain ?
Le corps de la bague supporte la charge mécanique, maintient le système lubrifiant et protège la surface de l'arbre. C'est pourquoi la sélection des alliages passe avant tout dans le processus de spécification. La comparaison ci-dessous couvre les trois familles de bronze les plus pertinentes pour les bagues autolubrifiantes industrielles.
La sélection de l'alliage détermine la pression, la vitesse et les agressions environnementales que la bague peut tolérer avant que le film lubrifiant ne devienne le facteur limitant. | Famille d'alliages | Points forts | Applications typiques autolubrifiantes |
| Laiton (cuivre-zinc) | Bonne résistance à la corrosion, excellente usinabilité, tolérance aux arbres plus souples, rentable | Goupilles de machines d'ingénierie, pivots à charge modérée, équipements métallurgiques |
| Bronze d'aluminium (cuivre-aluminium avec fer ou nickel) | Dureté élevée, résistance à l'usure exceptionnelle, tolérance à l'eau de mer, capacité de charge élevée | Équipements miniers, composants marins, pivots hydrauliques haute pression |
| Bronze à l'étain (cuivre-étain) | Bonne résistance à la fatigue, comportement à l'usure uniforme, adapté à des vitesses de glissement plus élevées | Appareils à gouverner, systèmes de propulsion, roulements de treuil d'ancre |
Pour les travaux autolubrifiants intensifs, le bronze d'aluminium est généralement la première option dont un ingénieur de conception discute avec le fabricant, car sa dureté et sa résistance à la fatigue correspondent aux travaux à haute pression et à basse vitesse qu'exigent les machines minières et métallurgiques. Le laiton est le choix d'ingénierie de valeur lorsque les charges sont modérées et que la résistance à la corrosion, et non la charge, est la principale préoccupation. Le bronze à l'étain reste pertinent là où la bague est encore soumise à une certaine lubrification par film d'huile pendant une partie du cycle de service.
Cinq vérifications à effectuer avant de spécifier
Résolvez ces cinq points avant d’envoyer un dessin à un fournisseur. Chacun modifie l'alliage, le type de bouchon ou la tolérance d'alésage.
- Limite PV. Calculez la pression maximale des roulements en mégapascals multipliée par la vitesse de glissement en mètres par seconde pour le pire cas de fonctionnement. Les bagues autolubrifiantes en bronze d'aluminium acceptent plus de pression à la même vitesse que les versions en laiton.
- Dureté et finition de l'arbre. L'arbre d'accouplement doit généralement avoir au moins 45 HRC sur l'échelle Rockwell C avec une finition de surface proche de Ra 0,4 à 0,8 micromètres. Un arbre plus souple et plus rugueux transfère l'usure à la bague et raccourcit sa durée de vie.
- Température continue. La plupart des bagues en bronze lubrifiées au graphite ou au bisulfure de molybdène sont conçues pour un service continu dans une plage de 120 à 180 degrés Celsius, selon l'alliage. Confirmez la limite auprès du fournisseur lorsque votre logement chauffe.
- Contamination et lavage. La poussière abrasive, l'eau pulvérisée et les produits chimiques de traitement attaquent l'alésage. Dans les environnements sales, une conception blindée ou un type de fiche moins sensible à la contamination peut éviter une défaillance précoce.
- Fenêtre de maintenance. L’autolubrification signifie moins d’interventions, et non zéro inspection. Prévoyez un contrôle d'usure à intervalles réguliers et assurez-vous que la bague dure plus longtemps que la période de révision de la machine. C’est la véritable référence en matière d’achat.
Là où les bagues autolubrifiantes gagnent leur place
Chaque secteur répète sans cesse le même modèle de charge. Vérifier la classe de votre équipement par rapport à ces quatre applications est le moyen le plus rapide de juger si une bague autolubrifiante convient.
Marine et construction navale
Les navires présentent un problème différent : l’eau salée au lieu de la poussière. Les systèmes de transmission du gouvernail, l'appareil à gouverner et les treuils d'ancre voient des embruns salés et des oscillations lentes. Le bronze d'aluminium est l'alliage de roulements marins établi car il résiste à l'eau de mer et au grippage des arbres en acier inoxydable. Le principe d'autolubrification élimine également le risque de marche à sec lors des manœuvres à basse vitesse, ce qui est important pour les joints d'arbre d'hélice et la disposition des mèches de gouvernail.
Fixez des attentes réalistes avant de vous engager
Des limites de performance mal comprises entraînent plus de bons de commande rejetés que de véritables défaillances matérielles. Trois points méritent d’être corrigés avant de finaliser le design.
Autolubrification ne signifie pas zéro entretien. Cela signifie moins d’interventions de lubrifiant. La plupart des installations appliquent encore un film de graisse lors de l'assemblage, et une inspection visuelle de routine de l'alésage est recommandée lors de l'entretien programmé.
Un alliage plus cher n’est pas automatiquement la meilleure bague. Si l'arbre d'accouplement est souple et que le service est modéré, une bague en laiton peut durer plus longtemps qu'une bague en bronze d'aluminium. L’alliage plus dur peut user l’arbre, et le remplacement d’un arbre coûte beaucoup plus cher que le remplacement d’une bague.
Des parois plus épaisses ne constituent pas des bagues plus solides. L'épaisseur de la paroi est déterminée par la stabilité de l'ajustement par pression et la rigidité du boîtier, et non par la capacité de charge. L'ajout d'une épaisseur de paroi au-delà des recommandations du fabricant n'améliore pas les performances photovoltaïques et peut créer des problèmes de contrainte circonférentielle dans le boîtier.
Ce qu'un fournisseur sérieux devrait apporter à la table
Lorsque vous achetez une bague autolubrifiante, vous achetez une décision d'application, pas seulement une bague usinée. Un fournisseur fiable doit fournir la valeur PV pour la combinaison spécifique d'alliage et de bouchon, la dureté et la finition recommandées de l'arbre, les tolérances d'ajustement à la presse et du boîtier, ainsi qu'un taux d'usure attendu pour votre cycle de service.
Une façon de réduire les risques liés à l'approvisionnement consiste à travailler avec un fabricant qui contrôle le processus de production, depuis la sélection des alliages et le moulage jusqu'à l'usinage, la finition et l'inspection. Yangzhou Yifeng Copper Products est un fabricant d'alliages de cuivre fondé en 2005, avec plus de 20 ans d'expérience dans l'industrie, une usine de 30 000 mètres carrés et une capacité annuelle de 5 000 tonnes. La société entretient une base de coopération en matière de recherche avec l'Université Jiaotong du Sud-Ouest, emploie 20 experts techniques et produit des bagues autolubrifiantes en laiton et en bronze d'aluminium, des plaques en alliage de cuivre, des bagues d'étanchéité marines et des engrenages à vis sans fin.
Ce que fait un fabricant lorsqu'un article standard du catalogue ne convient pas est encore plus important que la fiche technique. La tolérance d'alésage et la géométrie du bouchon doivent changer en même temps que l'alliage. Si votre cycle de service se situe en dehors du catalogue, un fournisseur sérieux devrait être en mesure de fondre une nuance différente, d'usiner un modèle de bouchon modifié et de démontrer le résultat avec des tests de faux-rond.
La règle pratique est courte : faites correspondre l'alliage à la surface d'appui et à l'environnement, vérifiez le numéro PV avant de finaliser le dessin, confirmez l'intervalle de maintenance que vous pouvez réellement prendre en charge et achetez auprès d'un fabricant qui répond aux questions d'application au lieu d'envoyer une liste de prix.
