Les flexibles hydrauliques sont disponibles dans une variété de formulations et de types pour répondre à tous les besoins de conception des applications hydrauliques exigeantes d'aujourd'hui.

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Cet article a paru dans Hydraulics & Pneumatics et a été publié ici avec permission.

Les environnements opérationnels et les demandes d’application pour les flexibles hydrauliques sont vastes et variés. Des chasse-neige dans les hivers canadiens froids aux rouages ​​intérieurs chauds des machines industrielles, les tuyaux hydrauliques remplissent un grand nombre de fonctions dont le monde moderne dépend.

Chacune de ces applications de tuyaux a une chose en commun: l’échec n’est pas une option. Des flexibles peu fiables peuvent coûter des millions de dollars aux entreprises en temps d’arrêt sur les équipements critiques. Un tuyau défectueux sur un bus de transport en commun peut bloquer des dizaines de navetteurs pendant des heures. Pire encore, une panne de tuyau peut blesser gravement les opérateurs et les travailleurs. Pour ces raisons, les flexibles hydrauliques sont loin d’être une marchandise. Ils sont responsables du fonctionnement en toute sécurité d’innombrables applications à travers le monde, et étant donné la différence entre toutes ces applications, tous les tuyaux ne doivent pas être fabriqués de la même manière.

Les performances des tuyaux dépendent fortement de la composition du caoutchouc, des normes selon lesquelles ce caoutchouc a été formulé et de la capacité de cette formulation à fournir les performances nécessaires pour une application spécifique. La formulation du caoutchouc peut être le facteur le plus important de la performance des tuyaux, mais il y en a d’autres.

Les flexibles hydrauliques sont disponibles dans une variété de formulations et de types pour répondre à tous les besoins de conception des applications hydrauliques exigeantes d’aujourd’hui.

Demandes sur les tuyaux

Alors que différentes applications ont des exigences différentes, les caractéristiques de performance générales d’un tuyau donné se divisent généralement en plusieurs catégories: température, flexibilité, résistance aux intempéries, résistance à l’abrasion et durabilité.

Température. Les flexibles hydrauliques peuvent faire face à une gamme de températures dans leurs environnements de fonctionnement. Dans de nombreux systèmes hydrauliques, la demande accrue de puissance, de vitesse et de débit accrus a fait monter les températures du système. Des débits plus élevés augmentent la friction, conduisant à des températures de fluide plus élevées. Les tuyaux d’aujourd’hui doivent résister à ces températures plus élevées.

La flexibilité. Il s’agit d’une mesure de la force nécessaire pour plier un tuyau et est important pour plusieurs raisons. Tout d’abord, les flexibles doivent être suffisamment flexibles pour répondre aux critères de conception du constructeur et pouvoir se plier et s’adapter dans des espaces compacts. Deuxièmement, la flexibilité est importante pour les préoccupations ergonomiques. Un technicien d’assemblage qui achemine les flexibles à travers le châssis d’un véhicule, par exemple, pourrait se fatiguer si les flexibles sont extrêmement difficiles à plier. Enfin, si un équipement nécessite le déplacement d’un tuyau pendant le fonctionnement, ce tuyau doit avoir la bonne flexibilité tout en conservant sa durabilité.

Résistance aux intempéries. Les flexibles hydrauliques sont souvent exposés à la lumière directe du soleil ou à l’ozone. Une exposition continue à ces conditions dégrade les composés de caoutchouc, ce qui peut entraîner des fissures dans les tuyaux qui n’ont pas été formulés avec une protection contre les intempéries à l’esprit.

Résistance à l’abrasion. Une fois en service, les flexibles entrent régulièrement en contact avec d’autres pièces d’équipement ou des dangers environnementaux. Le frottement ou le grattage continu contre d’autres surfaces érode le couvercle du tuyau, ce qui peut entraîner de la corrosion ou de la fatigue dans les couches de renfort du tuyau et éventuellement une défaillance du tuyau. Par exemple, les tuyaux hydrauliques des équipements forestiers frottent régulièrement contre les billes et les branches d’arbres. L’abrasion étant le mode de défaillance le plus courant pour les flexibles, une résistance à la déchirure élevée est essentielle.

Durabilité. Une longue durée de vie est importante pour les flexibles hydrauliques, en particulier dans les applications où les temps d’arrêt dus à un flexible cassé peuvent coûter des millions de dollars en pertes. La longévité est souvent fonction de la capacité du tuyau à résister à des pressions élevées, la pression dynamique étant la plus difficile. Dans les applications où la pression augmente et diminue continuellement, la fatigue entraîne des pannes. Ces applications impulsionnelles nécessitent des flexibles constitués de composés durables qui résistent à la fatigue.

Les fournisseurs de caoutchouc testent leurs matériaux pour s'assurer qu'ils répondent à des spécifications exigeantes.  Ici, le caoutchouc est testé en stretch.Les fournisseurs de caoutchouc testent leurs matériaux pour s’assurer qu’ils répondent à des spécifications exigeantes. Ici, le caoutchouc est testé en stretch.

La formulation est la clé

Chacune de ces caractéristiques du tuyau est influencée par ce qui entre dans le caoutchouc dont le tuyau est fabriqué (la formulation), ainsi que par la façon dont le tuyau est construit. Les composés de caoutchouc peuvent contenir de 5 à 30 ingrédients et chacun joue un rôle spécifique.

Plusieurs normes de l’industrie contribuent à garantir un niveau minimum de performance dans les flexibles hydrauliques (SAE et ISO, par exemple), mais elles fournissent simplement une base de référence. Les fabricants de tuyaux avec des formulations de caoutchouc avancées et une expertise en construction peuvent aider les équipementiers à obtenir des performances de tuyaux qui vont au-delà des normes de l’industrie, contribuant à augmenter la longévité et la disponibilité.

La formulation du caoutchouc pour un ensemble particulier d’attributs de performance peut être délicate. Par exemple:

  • Une chimie qui confère au caoutchouc un niveau de flexibilité souhaité peut réduire la résistance à l’abrasion.
  • Les spécifications qui nécessitent un certain niveau de dureté du caoutchouc peuvent ne pas couvrir une résistance à la déchirure élevée.
  • Un mélange de polymère qui permet à un tuyau de résister à des températures élevées peut être incompatible avec certains fluides du système ou fluides hydrauliques.

Il est important de trouver le bon équilibre chimique et polymère pour une application de tuyau critique; cela nécessite un haut niveau d’expertise et d’expérience en formulation, ainsi qu’un processus de développement approprié.

Même lorsqu’une formulation est correcte, un tuyau n’est aussi bon que les matériaux à partir desquels il est fabriqué. C’est pourquoi l’approvisionnement et l’approvisionnement en matières premières sont essentiels à la qualité des tuyaux. Les bons fabricants de tuyaux savent exactement d’où viennent leurs matières premières et si leurs fournisseurs leur envoient systématiquement des matières premières de haute qualité. Ils contrôlent également étroitement leurs processus de fabrication et disposent de programmes de traçabilité rigoureux. Grâce à la traçabilité, les fabricants peuvent identifier les défauts de production ou d’approvisionnement après une panne de tuyau et, espérons-le, éviter des pannes similaires à l’avenir.

Obtenir le bon mix

Les caractéristiques de performance et la qualité des matières premières sont importantes, mais la meilleure formulation de caoutchouc ne se limite pas aux propriétés chimiques qui y sont liées.

Lorsqu’un tuyau a besoin d’attributs de performance spécifiques, les équipementiers doivent travailler en étroite collaboration avec un fabricant de tuyaux; Cela peut faire toute la différence. Avec les besoins de performance et l’intention d’application de l’OEM en main, un fabricant devrait être en mesure d’adapter une formulation de caoutchouc et une construction de tuyau de A à Z pour obtenir les bonnes performances.

Par exemple, des fabricants de tuyaux de premier ordre travaillent en étroite collaboration avec les clients pour fournir des tuyaux répondant à des besoins d’application spécifiques. Le processus commence généralement par l’examen des besoins des clients et le développement de prototypes en petits lots pour s’assurer que le caoutchouc aura les attributs de performance appropriés. Après que des tests de durée de vie accélérés dans les laboratoires du fabricant vérifient les performances, le client teste le tuyau sur le terrain pour s’assurer qu’il résiste aux conditions du monde réel. Une fois que le bon mélange est déterminé, la production à grande échelle peut être accélérée en utilisant des matières premières approuvées pour mettre les tuyaux entre les mains du client lorsqu’ils sont nécessaires.

C’est un processus rigoureux et qui en vaut la peine. Les flexibles hydrauliques doivent fournir des performances sûres et fiables dans des conditions de plus en plus difficiles dans une multitude d’applications importantes à travers le monde. Il n’y a pas de place pour le compromis.

Christopher Schwab est le chef de produit principal pour les tuyaux et raccords hydrauliques en caoutchouc d’Eaton, et Aaron Clark est le directeur de la science des matériaux et chimiste en chef chez Eaton.

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