 Principe de fonctionnement
Lorsqu’un joint monté dans une gorge est soumis à la pression d’un fluide, il vient se plaquer du côté de la face d’appui opposé à la pression, le joint fonctionne alors comme un coin, dans l’angle formé par les contacts en a et b.
La déformation du joint est fonction de la pression; plus la
pression p augmente, plus les forces de contact en a et b deviennent élevées.
Le joint est généralement monté dans sa gorge avec un serrage initial (la profondeur de la gorge est inférieure au diamètre de tore du joint). Les forces de contact dues à la déformation du joint permettent ainsi de conserver l’étanchéité lorsque la pression du fluide est faible ou nulle car dans ce cas, la pression n’applique pas le joint sur les zones d’étanchéité.
Les propriétés “élastiques” du caoutchouc qui permettent de conserver l’étanchéité à basse pression peuvent varier en fonction du temps, de la température et des effets du fluide sur le joint.
La déformation rémanente à la compression (D.R.C.) mesure cette élasticité suivant le schéma suivant : e0 : épaisseur initiale de l’éprouvette (ou du joint) e1 : épaisseur de l’éprouvette (ou du joint) sous contraite e2 : épaisseur finale de l’éprouvette (ou du joint) contrainte déformation
dans des conditions précises
(durée, température, fluide,
taux de déformation) suppression de la contrainte: relaxation - corps parfaitement élastique e2 = e0 - fluage complet e2 = e1 DRC % = e0-e2 x 100 e0-e1 Influence de la dureté A forte pression, la déformation peut conduire à l’extrusion. Lorsque la dureté du joint croît, la résistance à l’ extrusion augmente ainsi que les efforts de montage qui sont liés au serrage du joint dans la gorge. extrusion d'un joint : c'est le passage de la matière dans le jeu mécanique Influence de la Température à LES BASSES TEMPERATURES
A basse température, un léger retrait de la matière, accompagné
d’un durcissement de celle-ci, peut provoquer une fuite dans un système.
Comparativement au métal, les caoutchoucs ont des coefficients de
dilatation thermique élevés.
Ces phénomènes sont surtout sensibles pour l’étanchéité des gaz
et lorsque le serrage initial des pièces est faible.
N.B : Le durcissement de la matière à basse température est
un phénomène réversible : le caoutchouc retrouve
entièrement ses propriétés initiales lorsque la température remonte.
à LES HAUTES TEMPERATURES
A haute température, les dimensions des gorges préconisées sont largement suffisantes pour encaisser la dilatation de la matière (variations très faibles du volume).
A noter qu’une élévation de la température modifie les propriétés du caoutchouc (baisse de la dureté, augmentation de la DRC, donc du fluage). Influence des fluides en contact Si le caoutchouc gonfle exagérément (du fait d'incompatibilités chimiques il peut y avoir : - Modification des propriétés du caoutchouc (baisse de la dureté et de sa résistance mécanique) - Risque d’extrusion.
Dans les applications statiques, un gonflement jusqu’à environ 30 % en volume du joint peut être envisagé.
Dans les applications dynamiques des gonflements jusqu’à 8 à 10 % en volume sont assez bien tolérés dans la plupart des applications. Si le gonflement est négatif (diminution du volume du joint dû à l’extraction des plastifiants du caoutchouc) il peut y avoir : - Modification des propriétés du caoutchouc (chute de l’élasticité, augmentation de la dureté, etc...).
- Risque de fuite par diminution de la section du joint, donc du serrage du joint dans la gorge.
Les applications dynamiques seront plus sensibles si ce phénomène se produit, car généralement le serrage initial, pour des problèmes de frottement, est souvent plus faible que pour les applications statiques.
En cas de doute sur l’influence du fluide, il convient de faire un essai. Attaque chimique :
Indépendamment des effets volumiques en cas d'incompatibilité chimique, un fluide peut provoquer dans le temps une modification des caractéristiques du caoutchouc. Les manifestations les plus courantes sur les joints sont : - une modification de la dureté ;
- des craquelures ;
- une élévation de la déformation rémanente à la compression (D.R.C).
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