A douille en acier agit comme une surface d'usure sacrificielle et remplaçable. Sa tâche principale est de protéger les alésages et les arbres coûteux des boîtiers contre la friction, les vibrations et la corrosion. Choisir le mauvais modèle entraîne un temps d'arrêt prématuré, mais choisir la bonne variante en acier trempé peut prolonger la durée de vie de 300% à 500% par rapport à une pièce en acier doux non trempé dans un joint pivotant à cycle élevé.
Sélection de la qualité du matériau et de la dureté
La métallurgie de la traversée dicte directement où elle peut survivre. L'acier doux (comme le 1018) est usinable mais s'use rapidement sous des charges dépassant 10 000 livres par pouce carré . Pour les joints tournants, les aciers cémentés ou trempés à cœur sont standards.
- AISI4140/4142 : Pré-durci selon Rockwell C 28-32. Excellent pour les broches à mouvement oscillant et à charges de choc modérées. Commun dans les points d’articulation des équipements lourds.
- AISI 52100 : Durci à cœur selon Rockwell C 60-64. Idéal pour les courses extérieures de roulements à aiguilles de haute précision. Il offre la plus haute résistance au Brinelling sous charge statique.
- Cémenté 8620 : Offre une surface dure (Rockwell C 58-62) avec un noyau ductile. Il résiste aux fissures dans les applications à fort impact telles que les galets de roulement et les concasseurs de roches.
Conceptions cylindriques à bride ou droites
La géométrie de la bague en acier détermine la façon dont elle gère les charges de poussée axiale. Une bague droite supporte des charges radiales pures, tandis qu'une bague à bride absorbe les charges combinées.
| Type de conception | Prise en charge de la charge principale | Application typique |
|---|---|---|
| Manche droite | Radial uniquement | Roues à réa, axes d'articulation avec circlips |
| À bride (Type F) | Poussée axiale radiale | Poulies de convoyeur, pivots d'attelage, tringleries de changement de vitesse |
La bride élimine le besoin d'une rondelle de butée séparée, simplifiant ainsi l'assemblage. Cependant, les coins à rayon de bride serré doivent être dégagés ou le boîtier doit avoir un chanfrein pour éviter les hausses de contraintes provoquant des fissures sous charge latérale.
Stratégie de lubrification : composites autolubrifiants ou rainures de graisse
Les bagues en acier massif avec bouchons en graphite éliminent le besoin de regraissage manuel dans les endroits inaccessibles. Ces bagues incrustées de graphite, souvent fabriquées à partir d'une matrice en bronze à haute résistance ou en acier massif, maintiennent un coefficient de frottement de 0,15 à 0,25 dans des conditions de fonctionnement à sec. Pour les bagues en acier trempé standard, les rainures de graisse internes sont essentielles.
Modèles de rainures pour une lubrification efficace
Si vous utilisez une bague en acier lubrifiée, la géométrie de la rainure dicte le temps de rétention de la graisse. Les modèles suivants sont standard et doivent être sélectionnés en fonction du type de mouvement :
- Modèle Figure 8 : Répartit la graisse uniformément sur 360 degrés. Idéal pour un mouvement de rotation complet, mais affaiblit la structure de la bague si elle est coupée trop profondément ; la profondeur maximale ne doit pas dépasser 30% d'épaisseur de paroi.
- Rainures axiales avec butée : Idéal pour les mouvements oscillants. Assurez-vous que les rainures s'arrêtent avant les bords de la bague pour empêcher le lubrifiant d'être pompé hors des extrémités du joint sous pression.
Meilleures pratiques d’ajustement des interférences d’installation
La rétention des bagues en acier repose strictement sur un ajustement à la presse. L'interférence doit être suffisamment élevée pour empêcher la rotation sous des charges de couple maximales. Un ajustement à la presse standard recommandé pour une bague en acier dans un boîtier en acier est 0,001 à 0,002 pouces par pouce de diamètre d'alésage .
Une bague avec un diamètre extérieur de 2 pouces nécessite une interférence de 0,002 à 0,004 pouces. Lors de l'installation, l'ID de la traversée se fermera proportionnellement. Après le pressage, le diamètre intérieur doit être redimensionné par brunissage ou alésage pour obtenir le jeu de fonctionnement final avec l'arbre. Un ajustement standard après l'installation est 0,0015 pouces par pouce de diamètre d'arbre pour applications graissées. Sauter l'étape de dimensionnement après l'installation est la cause la plus courante de grippage immédiat des bagues en acier à haut régime.
Traitement de surface et résistance à la corrosion
Bien que les modèles 4140 et 52100 offrent une résistance élevée, ils sont sujets à la rouille rouge dans les environnements marins ou de lavage. Un traitement de zingage de Épaisseur minimale de 0,0002 pouces peut doubler la durée de vie dans des conditions humides en fournissant une protection sacrificielle. Pour les environnements chimiquement agressifs, le nickelage autocatalytique préserve les tolérances dimensionnelles serrées du diamètre intérieur de la bague tout en fournissant une surface dure et lubrifiante.
