Les conditions liées aux matériaux

 Matériaux pour bagues et éléments roulants

Le principe de construction du roulement conduit à des contacts entre corps roulants et bagues qui sont le siège de trés fortes charges spécifiques. Les pressions de Hertz à ce niveau ont pour conséquence:

des contraintes de compression, maximales
en surface dont la valeur peut atteindre 3500 MPa.

des contraintes de cisaillement, maximales en
sous-couche, dont la valeur peut atteindre 1000 MPa.

En outre, ces contraintes élevées peuvent présenter des
variations cycliques. La conjugaison de ces deux facteurs
entraîne, à plus ou moins long terme, des fissures par
fatigue du métal qui naissent en sous-couches
et se
propagent en surface en provoquant un écaillage.
L'élévation du niveau de bruit d'un roulement est un signe
caractéristique de sa ruine prochaine. La qualité d'un acier à roulement est donc basée sur sa propriété de résister le plus longtemps possible à la fatigue. Le niveau de dureté requis dans la zone des contraintes est de l'ordre de 62  HRC .

 

 

 

 

L'acier le plus généralement utilisé, est un acier au chrome à haute teneur en carbone, dont la nuance la plus courante est l'acier 100C6, acier qui présente les avantages suivants:  endurance, aptitude à la trempe sans carburation, flexibilité du traitement thermique, bonne résistance à la corrosion.

Acier 100C6

Composition chimique

Caractéristiques mécaniques

Carbone de 0,98 à 1,10 %

Coefficient de dilatation :
l = 12 x 10-6 mm/°C

Silicium de 0,20 à 0,35 %

Module d'élasticité
E = 205 000 MPa

Magnésium de 0,25 à 45 %

Coefficient de Poisson :
n = 0,3

Chrome de 1,30 à 1,60 %

 
 

 Matériaux pour cages

Les cages des roulements sont réalisées dans diverses matières. Les deux grandes familles de cages sont :

  • les cages découpées et embouties,
    à partir de tôles d'acier le plus
    généralement,  mais aussi parfois de
    laiton pour les très petites dimensions.
  • les cages massives usinées dans la
    masse, en acier, fonte, alliages légers,
    ou moulées en matières plastiques.

La plupart des roulements utilisent des cages
en tôle. Elles sont sûres, légères et contribuent
au bon passage du lubrifiant. Pour les
roulements de très grandes dimensions,
la préférence est donnée aux cages massives pour des raisons de robustesse et de fabrication.
Les cages en tôle sont guidées radialement par les éléments roulants. Pour les roulements de grandes dimensions ou les roulements de précision, on centre les cages massives sur l'une des deux bagues.

Les matériaux des roulements

La figure ci-contre fait apparaitre les très importantes déformations locales sur les chemins de roulement d'une butée à billes. Ces cavités et empreintes apparaissent dans des roulements souvent à l'arrêt ou soumis, dans les phases d'arrêt, à des vibrations ou à des mouvements répétés de faible amplitude.
Type "a" : cages embouties et assemblées par sertissage
Type "b" : cages embouties et assemblées par rivetage
Type "c" : cages massives et assemblées par rivetage
Type "d" : cages massives et assemblées par clipsage
Cliquez sur l'image de gauche pour accéder au tableau de choix d'une cage spéciale 
Exemple de cage
en matière plastique
Cliquer sur l'image de droite pour accéder à une illustration des diverses cages utilisées suivant les roulements
Document SNR
Document SKF