Rainure pour joint torique - Conception - Profil de la rainure

La gorge rectangulaire : le standard

Pour pratiquement toutes les étanchéités par joint torique, la gorge rectangulaire est la forme recommandée et la plus utilisée. La section de la gorge est rectangulaire : flancs verticaux, fond plat et deux angles supérieurs avec un léger rayon. Cette géométrie est facile à fraiser ou à tourner, simple à mesurer et tolérante aux petits écarts dimensionnels. Tous les tableaux dimensionnels des normes Anyseals et de l’ISO 3601-2 sont basés sur la gorge rectangulaire.

La gorge rectangulaire convient aux applications statiques et dynamiques, à la compression radiale et axiale, et à pratiquement tous les matériaux et niveaux de pression. Ne choisissez un autre type de gorge que si la conception ou le profil d’application l’exige explicitement.

Règle pratique : utilisez toujours une gorge rectangulaire, sauf si la conception impose un autre type.

Flancs de gorge : inclinaison maximale de 5 degrés

Les flancs d’une gorge rectangulaire doivent en principe être perpendiculaires au fond de gorge. En pratique, il est parfois nécessaire, pour des raisons de fabrication, de donner une légère inclinaison aux flancs. La norme autorise un angle maximal de 5 degrés. Si cet angle est dépassé, la largeur effective de la gorge varie en fonction de la profondeur, de sorte que le joint n’est plus soutenu uniformément. Il en résulte une pression de contact irrégulière et un risque accru de fuite lors des variations de pression.

Lors du fraisage ou du tournage, une inclinaison involontaire peut apparaître à cause de l’usure de l’outil. Contrôlez les flancs périodiquement, surtout en cas de volumes de production plus élevés. Une légère conicité de la paroi de gorge n’est pas toujours visible à l’inspection visuelle, mais elle peut être mesurée avec un instrument de mesure de profil.

Rayons d’arrondi : r1 et r2

Chaque gorge rectangulaire comporte deux groupes de rayons : le rayon de fond r1 et le rayon d’angle r2 en partie supérieure de la gorge. Tous deux influencent directement la durée de vie du joint torique. Un rayon trop vif concentre les contraintes dans l’élastomère sur une petite surface de contact. À pression élevée ou sous charge pulsée, cela provoque des fissures qui commencent à l’angle et s’étendent ensuite.

Le rayon de fond r1 augmente avec le diamètre de tore : les petits joints tolèrent moins de matière dans l’angle et nécessitent donc un r1 plus faible. Le rayon d’angle r2 reste presque constant à 0,2 mm pour toutes les dimensions standard au-dessus de d2 = 1,78 mm. Le tableau ci-dessous présente les valeurs normatives par classe de diamètre de tore.

Attention : un r1 trop grand pose également problème. Si r1 est trop important, le joint ne repose plus entièrement sur le fond de la gorge, mais sur la transition entre le fond et le flanc. Cela modifie la profondeur effective de la gorge et donc la compression.

Vue d’ensemble des types de gorges

Outre la gorge rectangulaire standard, il existe trois autres formes de gorge normalisées, chacune avec un profil d’application spécifique. Le tableau ci-dessous présente l’essentiel de chaque type.

Finition sans bavures : non pas un détail, mais une exigence

Après le fraisage ou le tournage d’une gorge, des bavures subsistent sur les transitions vives : la transition entre le fond de gorge et le flanc, ainsi que la transition entre le flanc et la surface d’étanchéité. Les bavures sont des arêtes métalliques dures et tranchantes qui peuvent endommager le joint torique lors du montage ou au premier choc de pression. Le dommage n’est pas toujours visible à l’œil nu, mais il entraîne tout de même une fuite dès que le joint est soumis à la pression.

La norme impose que toutes les arêtes et tous les bords soient sans bavures et arrondis. Cela vaut pour les deux côtés de l’ouverture de la gorge, pour le fond de gorge et pour toutes les transitions. Intégrez une finition sans bavures comme étape standard du processus d’usinage, et non comme une opération supplémentaire après coup.

Conception de gorge pour applications dynamiques

Pour les applications dynamiques, des considérations de conception supplémentaires s’appliquent. La gorge doit être plus étroite qu’en statique afin d’éviter le twisting : un joint torique qui peut rouler dans la gorge à chaque course finit par se vriller et par se déchirer. La largeur de gorge b1 doit également rester dans les tolérances malgré l’usure de la paroi de gorge. Lors des entretiens périodiques, contrôlez donc toujours de nouveau la largeur de gorge. Une gorge devenue plus large à cause de la cavitation, de la corrosion ou de l’usure mécanique crée de l’espace pour le twisting et l’extrusion, même si le joint lui-même est encore intact.

Trois erreurs de conception que nous voyons régulièrement

1. Rayons trop petits ou omis. Lors d’opérations de fraisage simples, les rayons d’arrondi r1 et r2 ne sont parfois pas programmés séparément. La gorge présente alors des angles vifs, qui provoquent l’amorçage de fissures dans l’élastomère à pression plus élevée.

2. Flancs de gorge légèrement inclinés à cause de l’usure de l’outil. Une fraise usée usine une gorge légèrement conique. Cela est rarement visible à l’inspection, mais entraîne une pression de contact irrégulière et un risque accru de fuite. Contrôlez périodiquement le profil de l’outil.

3. Bavures non éliminées. Les bavures sur le bord de la gorge endommagent le joint lors du montage. Le dommage est microscopique et pas immédiatement visible, mais il provoque malgré tout une fuite dès que l’étanchéité est sous pression.