Rainure pour joint torique - Conception - Chanfrein

Pourquoi les chanfreins sont nécessaires

Un joint torique a une section ronde en élastomère qui est toujours légèrement plus grande que l’espace auquel il est destiné. Cette surdimension est voulue : elle crée l’écrasement qui assure l’étanchéité. Mais au moment de glisser sur une arête lors du montage, cette même surdimension devient un problème. L’élastomère touche l’arête vive de l’entrée avec un angle presque perpendiculaire à la direction du mouvement. La force de frottement qui en résulte entaille l’élastomère, même si le monteur ne sent aucune résistance.

Le dommage qui en résulte est presque jamais visible après montage. Le joint semble intact. La fissure se trouve à l’intérieur du profil, dans la matière élastomère elle-même. Cette fissure ne se propage que lorsque l’étanchéité est mise sous pression de service : le fluide pénètre dans la fissure et l’agrandit davantage. Selon la pression de service et le matériau, la fuite apparaît après quelques minutes, quelques heures ou seulement après quelques semaines.

Le chanfrein ne prend que quelques secondes supplémentaires à l’usinage. Le supprimer coûte des heures à rechercher et corriger la fuite.

La norme : 15 à 20 degrés

L’angle recommandé pour les chanfreins lors du montage d’un joint torique est de 15 à 20 degrés par rapport à l’axe de la pièce. Il s’agit d’une pente relativement faible, mais elle a été choisie délibérément. Un angle inférieur à 15 degrés offre un guidage insuffisant : le joint glisse à peine mieux que sur une arête vive. Un angle supérieur à 20 degrés donne trop peu de profondeur axiale au chanfrein lorsque l’espace de montage est limité et peut aussi affecter la paroi de l’ouverture de gorge.

La longueur du chanfrein, indiquée par z dans les tableaux dimensionnels, augmente avec le diamètre de tore. Un joint plus grand comporte davantage d’élastomère à guider au-dessus de l’arête et nécessite donc une pente plus longue. Les valeurs z se trouvent dans le tableau dimensionnel correspondant au type de montage concerné.

Longueur de chanfrein par diamètre de tore

Le tableau ci-dessous montre les valeurs normatives z pour l’étanchéité radiale statique, groupées par classe de diamètre de tore. Les mêmes valeurs z s’appliquent aux applications dynamiques. Dans tous les cas, l’angle est de 15 à 20 degrés.

Où faut-il prévoir un chanfrein ?

Le chanfrein doit être prévu sur chaque pièce sur laquelle le joint torique glisse lors du montage. En pratique, il s’agit toujours du côté d’introduction de l’alésage ou de l’extérieur de la tige, selon la configuration. Pour les étanchéités axiales, un chanfrein n’est généralement pas nécessaire, car le joint n’est pas glissé sur une arête mais posé dans une gorge plane.

Compression radiale, gorge dans le composant intérieur : le chanfrein se situe à l’extrémité de l’alésage, du côté où le joint est introduit en premier.

Compression radiale, gorge dans le composant extérieur : le chanfrein se situe à l’extrémité du composant extérieur ou du côté d’introduction de la tige, selon l’ordre d’assemblage.

Applications dynamiques : le chanfrein doit également être présent du côté de sortie de l’étanchéité, afin que le joint puisse être retiré sans dommage lors d’une révision.

Compression axiale : aucun chanfrein requis. Le joint est posé dans une gorge plane sans passer d’arête vive.

Exécution : plus que l’angle seul

L’angle et la longueur sont les deux paramètres mesurables d’un chanfrein, mais la qualité de l’exécution détermine si le chanfrein protège réellement. Outre l’angle et la longueur, la norme impose trois exigences pratiques.

Sans bavures : la transition entre le chanfrein et la paroi droite ainsi que la transition vers la surface plane doivent être sans bavures. Une bavure à cette transition a le même effet que l’absence de chanfrein : le joint s’accroche à la bavure et est endommagé.

Surface lisse : la pente elle-même n’a pas besoin de satisfaire à une exigence de rugosité particulièrement stricte, mais elle doit être exempte d’entailles, d’arêtes vives et de traces d’usinage. Un chanfrein correctement tourné ou fraisé répond normalement directement à cette exigence.

Transition correcte vers la gorge : le chanfrein doit rejoindre le bord de la gorge sans changement brusque d’angle. Une transition fluide guide le joint sans charge ponctuelle.

Chanfreins pour joints toriques avec filetage ou collerette

Dans les applications où un joint torique doit être glissé sur un filetage ou sur une collerette, le chanfrein ne suffit pas. Un filetage présente de toute façon des flancs vifs qui endommagent l’élastomère. Dans ces cas, on utilise une douille de montage ou un mandrin de montage : un auxiliaire lisse et légèrement conique qui s’adapte sur le filetage et qui est retiré une fois le joint en place. Il s’agit d’une pratique de montage standard pour les étanchéités de tige avec filetage à l’extrémité de la tige.

Trois erreurs de montage causées par un chanfrein absent ou mal réalisé

1. Aucun chanfrein prévu. C’est l’erreur la plus fréquente. Après montage, le joint semble intact, mais il présente des fissures internes qui ne provoquent une fuite qu’une fois sous pression.

2. Angle trop important (plus de 20 degrés). Le chanfrein est trop raide et offre un guidage insuffisant. Le joint franchit la transition avec un changement d’angle trop important, ce qui provoque malgré tout des coupures.

3. Bavure sur la transition. Le chanfrein a bien été réalisé, mais la transition vers le bord de la gorge n’a pas été finie sans bavures. Le dommage est le même qu’en l’absence de chanfrein.