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La compression axiale statique d’un joint torique fonctionne différemment de la compression radiale : le joint n’est pas comprimé radialement, mais pincé axialement entre deux surfaces planes opposées. Pensez à un couvercle serré sur un boîtier, ou à deux brides boulonnées ensemble. L’emplacement du joint dans la gorge et le degré de compression dépendent entièrement du sens de la pression. En cas de pression interne, le joint doit se trouver à l’extérieur de la gorge ; en cas de pression externe, à l’intérieur. Cette distinction est déterminante pour toute la géométrie de la gorge et elle est régulièrement négligée dans la pratique.
Dans la compression axiale statique, la section du joint torique est comprimée dans le sens axial, donc perpendiculairement à l’axe central du joint. Pensez à un couvercle serré sur un boîtier, ou à une bride boulonnée sur une contre-bride. Le joint est logé dans une gorge annulaire dans l’une des faces plates opposées. Il n’y a pas de mouvement relatif : le joint doit simplement résister à la pression. Pourtant, il existe un point critique qui se passe plus souvent mal dans les applications axiales statiques que dans les applications radiales : le sens de la pression. Le fait que la surpression se situe à l’intérieur ou à l’extérieur de la construction détermine de quel côté de la gorge le joint doit s’appuyer. Si vous placez le joint du mauvais côté, la pression l’éloigne justement de la surface d’étanchéité.
C’est le point le plus critique dans les applications axiales. Il existe exactement deux situations, et la géométrie de la gorge est la même dans les deux cas. Ce qui change, c’est l’endroit où le joint doit se trouver dans la gorge et le niveau d’écrasement ou d’expansion qui se produit. Si vous utilisez la mauvaise configuration pour votre sens de pression, la pression agit activement contre l’étanchéité et le système fuit dès la première mise en pression. Vérifiez toujours le sens de la pression avant le montage.
Le joint torique doit être placé contre le diamètre extérieur de la gorge. La pression interne pousse le joint vers l’extérieur, et la paroi extérieure de la gorge absorbe cette force. Dans ce scénario, le joint est écrasé dans le sens axial d’environ 1% à un maximum de 3%. Cette valeur est volontairement limitée : la pression contribue à l’étanchéité, de sorte qu’une forte précontrainte de montage n’est pas nécessaire.
Le joint torique doit être placé contre le diamètre intérieur de la gorge. La pression externe pousse le joint vers l’intérieur. Ici, le joint peut se dilater légèrement, jusqu’à un maximum de 6% du diamètre de section. Attention : il ne s’agit pas d’un écrasement, mais d’une dilatation. Six pour cent constitue une limite supérieure absolue. Au-delà, l’allongement du caoutchouc augmente jusqu’au point où des fissures de fatigue apparaissent, surtout en cas d’utilisation prolongée ou à température élevée.
Règle de base : pression interne = joint vers l’extérieur, 1-3% d’écrasement. Pression externe = joint vers l’intérieur, max. 6% de dilatation.
La gorge pour la compression axiale comporte moins de paramètres que la gorge radiale : il n’y a pas de longueur de chanfrein z, parce que le joint n’est pas placé sur une arête vive lors du montage. Le joint est simplement posé dans la gorge plate. Cinq paramètres définissent complètement la gorge : diamètre de section (d2), profondeur de gorge (t), largeur de gorge (b) et les deux rayons d’arrondi (r1 et r2). Tous les cinq dépendent directement de d2.
Le point de départ de tout le calcul de gorge. En compression axiale, les diamètres de section courants sont les mêmes que pour les applications radiales : 1,78 mm, 2,62 mm, 3,53 mm et 5,33 mm pour les constructions standard. Le diamètre de section détermine la quantité de caoutchouc présente dans la gorge et donc directement la force de contact sur la surface d’étanchéité. Utilisez toujours le joint pour lequel la gorge a été dimensionnée.
La profondeur de gorge est légèrement inférieure au diamètre de section, de sorte que le joint dépasse légèrement du plan et soit comprimé au montage. La tolérance n’est que positive : la gorge peut être légèrement plus profonde, mais jamais moins profonde. Une gorge trop peu profonde crée un écrasement excessif et peut endommager le joint ou la surface opposée. Une gorge trop profonde donne une précontrainte insuffisante et fuit déjà à basse pression.
La largeur de la gorge détermine l’espace dont dispose le joint pour se déformer dans le sens axial lorsque les surfaces sont serrées l’une contre l’autre. En compression axiale, la largeur est calculée plus largement qu’en compression radiale, parce que dans ce cas le caoutchouc s’écoule dans le sens radial. Une gorge trop étroite entraîne une contrainte latérale excessive. Une gorge trop large laisse au caoutchouc la possibilité de rouler, ce qui conduit à une étanchéité irrégulière.
Le rayon de fond r1 augmente de 0,3 mm pour les petits diamètres de section à 1,5 mm pour d2 = 15 mm. r2 reste constant à 0,2 mm pour presque toutes les dimensions. Des rayons trop vifs créent des concentrations locales de contraintes dans le caoutchouc, en particulier à des pressions de service plus élevées ou sous charge pulsée. Réalisez toujours les rayons comme indiqué dans le tableau.
Les surfaces d’étanchéité des applications axiales sont généralement des surfaces planes, tournées ou fraisées. Elles sont relativement faciles à usiner jusqu’à la rugosité requise, mais dans la pratique elles sont encore trop souvent traitées comme des surfaces de construction plutôt que comme des surfaces d’étanchéité. L’exigence de rugosité pour la surface d’étanchéité dans les applications statiques est de Ra max. 1,6 µm (Rz max. 6,3 µm). Le fond de gorge peut être de Ra max. 3,2 µm. Une seule rainure de tournage ou une rayure dans le sens radial à travers la surface d’étanchéité suffit à créer un chemin de fuite continu le long du joint torique. Nettoyez toujours les surfaces avant montage et contrôlez visuellement la présence de rayures, de bavures ou de traces d’usinage. En cas de doute, retravaillez-les.
Les applications axiales présentent une catégorie d’erreurs différente des applications radiales. Il n’y a pas d’arêtes vives au niveau du côté d’introduction, de sorte que les dommages pendant le montage constituent moins un risque. Les erreurs que nous constatons sont presque toujours liées au sens de la pression ou à la géométrie de la gorge.
La géométrie de la gorge est indépendante du matériau et s’applique de la même façon au NBR, à l’EPDM et au FKM. Ce qui varie selon le matériau, c’est son aptitude vis-à-vis du fluide, la température de service et la stabilité à long terme sous pression. Le NBR est le choix standard pour les applications hydrauliques et mécaniques 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. En cas de charge pulsée ou cyclique, la résistance à la fatigue du matériau joue également un rôle.
Vérifiez la compatibilité de votre fluide via le guide de résistance chimique sur o-ring-stocks.eu.
| d2 | t | b | r1 |
| 0.5 | 0.35 | 0.7 | 0.3 |
| 0.74 | 0.5 | 1.1 | 0.3 |
| 1 | 0.7 | 1.4 | 0.3 |
| 1.02 | 0.75 | 1.4 | 0.3 |
| 1.2 | 0.85 | 1.7 | 0.3 |
| 1.25 | 0.9 | 1.7 | 0.3 |
| 1.27 | 0.9 | 1.8 | 0.3 |
| 1.3 | 0.95 | 1.8 | 0.3 |
| 1.42 | 1.05 | 1.9 | 0.3 |
| 1.5 | 1.1 | 2.1 | 0.3 |
| 1.52 | 1.1 | 2.1 | 0.3 |
| 1.6 | 1.2 | 2.2 | 0.3 |
| 1.63 | 1.2 | 2.2 | 0.3 |
| 1.78 | 1.3 | 2.6 | 0.3 |
| 1.8 | 1.3 | 2.6 | 0.3 |
| 1.83 | 1.35 | 2.6 | 0.3 |
| 1.9 | 1.4 | 2.7 | 0.3 |
| 1.98 | 1.5 | 2.8 | 0.3 |
| 2 | 1.5 | 2.8 | 0.3 |
| 2.08 | 1.55 | 2.9 | 0.3 |
| 2.1 | 1.55 | 2.9 | 0.3 |
| 2.2 | 1.6 | 3.1 | 0.3 |
| 2.26 | 1.7 | 3.1 | 0.3 |
| 2.3 | 1.75 | 3.1 | 0.3 |
| 2.34 | 1.75 | 3.1 | 0.3 |
| 2.4 | 1.8 | 3.3 | 0.3 |
| 2.46 | 1.85 | 3.4 | 0.3 |
| 2.5 | 1.9 | 3.4 | 0.3 |
| 2.6 | 2 | 3.5 | 0.3 |
| 2.62 | 2 | 3.6 | 0.3 |
| 2.65 | 2 | 3.7 | 0.3 |
| 2.7 | 2.05 | 3.7 | 0.3 |
| 2.8 | 2.1 | 3.9 | 0.3 |
| 2.92 | 2.2 | 4 | 0.3 |
| 2.95 | 2.2 | 4 | 0.3 |
| 3 | 2.3 | 4 | 0.3 |
| 3.1 | 2.4 | 4.1 | 0.6 |
| 3.5 | 2.7 | 4.8 | 0.6 |
| 3.53 | 2.7 | 4.8 | 0.6 |
| 3.55 | 2.7 | 4.9 | 0.6 |
| 3.6 | 2.8 | 5 | 0.6 |
| 3.7 | 2.9 | 5.1 | 0.6 |
| 4 | 3.1 | 5.4 | 0.6 |
| 4.3 | 3.4 | 5.8 | 0.6 |
| 4.5 | 3.5 | 6 | 0.6 |
| 5 | 4 | 6.6 | 0.6 |
| 5.3 | 4.3 | 7.1 | 0.6 |
| 5.33 | 4.3 | 7.1 | 0.6 |
| 5.5 | 4.4 | 7.4 | 0.6 |
| 5.7 | 4.6 | 7.5 | 0.6 |
| 6 | 4.9 | 7.8 | 0.6 |
| 6.5 | 5.3 | 8.5 | 1 |
| 6.99 | 5.7 | 9.6 | 1 |
| 7 | 5.7 | 9.6 | 1 |
| 7.5 | 6.2 | 10.1 | 1 |
| 8 | 6.6 | 10.7 | 1 |
| 8.4 | 7 | 11.1 | 1 |
| 8.5 | 7.1 | 11.3 | 1 |
| 9 | 7.6 | 11.8 | 1 |
| 9.5 | 8.1 | 12.4 | 1 |
| 10 | 8.5 | 13.1 | 1 |
| 10.5 | 8.9 | 13.7 | 1 |
| 11 | 9.4 | 14.3 | 1 |
| 11.5 | 9.9 | 14.8 | 1 |
| 12 | 10.4 | 15.4 | 1 |
| 12.5 | 10.8 | 16 | 1.5 |
| 13 | 11.3 | 16.6 | 1.5 |
| 13.5 | 11.8 | 17.2 | 1.5 |
| 14 | 12.2 | 17.8 | 1.5 |
| 14.5 | 12.7 | 18.4 | 1.5 |
| 15 | 13.2 | 19.1 | 1.5 |
Dans la compression radiale, le joint est comprimé entre deux surfaces cylindriques, perpendiculairement à l’axe. Dans la compression axiale, le joint est comprimé entre deux surfaces planes opposées, dans le sens de l’axe. La compression axiale est utilisée pour les couvercles, les brides et les liaisons planes.
En cas de surpression interne : environ 1% jusqu’à un maximum de 3%. En cas de pression externe, le joint peut se dilater légèrement, jusqu’à un maximum de 6%. En dehors de ces limites, une fatigue ou une déformation permanente se produit.
Non. Lors d’un montage axial, le joint torique est placé dans une gorge plane et n’est pas glissé sur une arête. Les chanfreins ne sont donc pas nécessaires et ne figurent pas dans le tableau dimensionnel pour la compression axiale.
Oui, le joint lui-même est le même. Seule la gorge diffère. La profondeur de gorge, la largeur de gorge et les rayons sont dimensionnés différemment pour les applications axiales que pour les applications radiales. Utilisez toujours le tableau correspondant au type de montage.
Pour les hautes pressions et les fluides agressifs, le FKM (Viton) est le choix privilégié en raison de sa haute résistance chimique et de sa stabilité mécanique. Pour les applications standard, le NBR suffit. Consultez le guide de résistance chimique pour votre fluide spécifique.
