Rainures pour joints toriques

Choisir le type de montage d’un joint torique : quelle gorge convient à votre application ?

Deux questions déterminent le choix du bon type de montage d’un joint torique. Les composants bougent-ils l’un par rapport à l’autre ? Dans ce cas, il s’agit de dimensions de gorge dynamiques. Sinon : dimensions de gorge statiques. En statique, c’est ensuite la conception qui détermine le type de gorge le plus adapté. Le tableau ci-dessous le montre directement.

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Étanchéité statique par joint torique : cinq types de montage et dimensions de gorge

Dans une étanchéité statique par joint torique, les composants ne bougent plus l’un par rapport à l’autre après le montage. Le taux de compression se situe entre 15 et 30% du diamètre du tore. Il n’y a pas d’usure due au mouvement, mais cela ne signifie pas que les dimensions de montage statiques soient plus simples : une géométrie de gorge incorrecte ou une surface d’étanchéité rugueuse provoque tout autant des fuites que dans les applications dynamiques, sauf que la cause est plus difficile à identifier parce qu’aucune usure visible n’apparaît.

Le choix standard pour les liaisons cylindriques est la compression radiale statique : gorge dans la tige ou dans l’alésage, le joint étant comprimé radialement. Pour les liaisons planes telles que les couvercles et les brides, on applique une compression axiale, où la direction de la pression détermine de quel côté de la gorge le joint doit se trouver. Ces deux types sont détaillés dans la page consacrée à l’étanchéité statique par joint torique, avec un tableau comparatif et les exigences communes en matière d’état de surface et de jeu.

Trois formes de gorge spéciales sont disponibles pour des situations spécifiques. La gorge trapézoïdale maintient le joint en place après son positionnement, ce qui facilite le montage en hauteur. La gorge triangulaire est une solution de secours constructive pour les situations où la profondeur de matière est insuffisante. L’étanchéité sous vide exige des tolérances plus strictes et des valeurs de rugosité plus faibles, car la diffusion des molécules de gaz à travers le caoutchouc exige autant d’attention que l’étanchéité de la frontière de pression elle-même. 

Étanchéité dynamique par joint torique : dimensions de gorge pour l’hydraulique et le pneumatique

Dans une étanchéité dynamique par joint torique, il y a un mouvement alternatif, comme pour les pistons et les tiges dans les vérins hydrauliques et pneumatiques. Le taux de compression est volontairement plus faible qu’en statique, car chaque course génère du frottement et de l’usure. Plus la compression est faible, plus la surface d’étanchéité doit être précise pour rester étanche. Un risque supplémentaire avec les dimensions de gorge dynamiques est le twisting : le joint tourne dans la gorge à chaque course et finit par se déchirer. Cela se produit si la largeur de gorge est trop importante ou si la compression est trop faible.

En hydraulique, le fluide lubrifie le joint à chaque course et le taux de compression se situe entre 9 et 16%. En pneumatique, cette lubrification est totalement absente : l’air n’apporte rien au joint. Cela fait du pneumatique l’application la plus exigeante du point de vue du frottement, malgré des pressions de service plus faibles. En pneumatique, le taux de compression se situe entre 7 et 13%, le plus faible de tous les types de montage. Les deux sont détaillés dans la page consacrée à l’étanchéité dynamique par joint torique et dans des articles détaillés distincts avec des tableaux dimensionnels complets.

Statique vs dynamique en un chiffre : compression 15-30% vs 7-16%. Plus la compression est faible, plus la surface d’étanchéité doit être précise.

Espaces de montage des joints toriques : quatre conditions constructives

Outre le choix du type de montage, il existe quatre conditions constructives qui s’appliquent à toute étanchéité par joint torique, quel que soit le type de gorge. Elles sont distinctes des tableaux dimensionnels, mais elles sont tout aussi déterminantes pour le résultat. En pratique, l’un de ces quatre facteurs est presque toujours la cause lorsqu’un joint correctement dimensionné fuit malgré tout.

1. La conception de la gorge détermine la géométrie de base : une gorge rectangulaire comme standard, des flancs de gorge inclinés de 5 degrés au maximum, et des rayons d’arrondi r1 et r2 qui évitent les concentrations de contraintes dans le caoutchouc.

2. L’état de surface de la face d’étanchéité est plus souvent la cause des fuites que le joint lui-même : une seule rainure de tournage suffit pour créer un chemin de fuite continu.

3. Le chanfrein du côté d’insertion protège le joint lors du montage. Sans cette inclinaison de 15 à 20 degrés, le joint glisse sur une arête vive et développe des fissures internes qui ne deviennent visibles que plus tard, sous pression.

4. La largeur du jeu entre les composants détermine si le caoutchouc est extrudé à des pressions plus élevées.

Choix des matériaux pour les étanchéités par joints toriques

Les dimensions de gorge pour joints toriques sont identiques pour tous les matériaux : les mêmes dimensions de montage s’appliquent au NBR, à l’EPDM et au FKM. Mais le matériau détermine si le joint résiste au fluide et à la température de service. Le NBR est le choix standard pour l’huile et l’eau jusqu’à +100 °C. L’EPDM est utilisé pour l’eau, la vapeur et les applications extérieures. Le FKM résiste aux produits chimiques agressifs et à des températures allant jusqu’à +200 °C. Outre le type de caoutchouc, la dureté joue également un rôle : un joint plus dur (80 ou 90 Shore A) tolère un jeu plus important à des pressions plus élevées, mais impose des exigences plus strictes en matière de qualité de surface à basse pression.

Vérifiez la compatibilité de votre fluide via le guide de résistance chimique (1.500+ fluides), le guide de résistance matériau-température ou l’analyse des défaillances des joints toriques si vous souhaitez remonter d’un problème existant à sa cause.