Comment la technologie des roulements évolue-t-elle ?

Au cours des dernières décennies, la conception des roulements a considérablement progressé, apportant de nouvelles utilisations de matériaux, des techniques de lubrification avancées et des analyses informatiques sophistiquées..

Les roulements sont utilisés dans pratiquement tous les types de machines tournantes. Des équipements de défense et aérospatiaux aux lignes de production d’aliments et de boissons, la demande pour ces composants est en augmentation. Il est crucial que les ingénieurs concepteurs exigent de plus en plus de solutions plus petites, plus légères et plus durables pour satisfaire même aux conditions environnementales les plus difficiles.

 

Science des matériaux

La réduction des frictions est un domaine de recherche clé pour les industriels. De nombreux facteurs affectent le frottement, tels que les tolérances dimensionnelles, l'état de surface, la température, la charge opérationnelle et la vitesse. Des progrès significatifs ont été réalisés dans le domaine de l'acier à roulements au fil des ans. Les aciers pour roulements modernes et ultra-propres contiennent moins de particules non métalliques et plus petites, ce qui confère aux roulements à billes une plus grande résistance à la fatigue de contact.

 

Les techniques modernes de fabrication de l'acier et de dégazage produisent de l'acier avec des niveaux inférieurs d'oxydes, de sulfures et d'autres gaz dissous, tandis que de meilleures techniques de durcissement produisent des aciers plus durs et plus résistants à l'usure. Les progrès réalisés dans les machines de fabrication permettent aux fabricants de roulements de précision de maintenir des tolérances plus étroites dans les composants du roulement et de produire des surfaces de contact plus polies, ce qui réduit le frottement et améliore la durée de vie.

 

De nouveaux aciers inoxydables de qualité 400 (X65Cr13) ont été développés pour améliorer les niveaux de bruit des roulements, ainsi que des aciers à haute teneur en azote pour une plus grande résistance à la corrosion. Pour les environnements très corrosifs ou les températures extrêmes, les clients peuvent désormais choisir parmi une gamme de roulements en acier inoxydable de qualité 316, de roulements entièrement en céramique ou de roulements en plastique à base de résine acétalique, PEEK, PVDF ou PTFE. À mesure que l'impression 3D devient plus largement utilisée, et donc plus rentable, nous voyons des possibilités croissantes de production de supports de roulements non standard en petites quantités, ce qui sera utile pour les besoins en faibles volumes de roulements spécialisés.

 

Lubrification

 

La lubrification est peut-être celle qui a retenu le plus l'attention. Avec 13 % des défaillances de roulements attribuées à des facteurs de lubrification, la lubrification des roulements est un domaine de recherche en évolution rapide, soutenu à la fois par les universitaires et l'industrie. Il existe désormais beaucoup plus de lubrifiants spécialisés grâce à un certain nombre de facteurs : une gamme plus large d'huiles synthétiques de haute qualité, un plus grand choix d'épaississants utilisés dans la fabrication des graisses et une plus grande variété d'additifs lubrifiants pour fournir, par exemple, des capacités de charge plus élevées. ou une plus grande résistance à la corrosion. Les clients peuvent spécifier des graisses hautement filtrées à faible bruit, des graisses à haute vitesse, des lubrifiants pour températures extrêmes, des lubrifiants imperméables et résistants aux produits chimiques, des lubrifiants pour vide poussé et des lubrifiants pour salles blanches.

 

Analyse informatisée

 

Un autre domaine dans lequel l'industrie des roulements a fait de grands progrès est celui de l'utilisation de logiciels de simulation de roulements. Désormais, les performances, la durée de vie et la fiabilité des roulements peuvent être étendues au-delà de ce qui était obtenu il y a dix ans sans entreprendre des tests coûteux et fastidieux en laboratoire ou sur le terrain. Une analyse avancée et intégrée des roulements à éléments roulants peut donner un aperçu inégalé des performances des roulements, permettre une sélection optimale des roulements et éviter une défaillance prématurée des roulements.

 

Les méthodes avancées de résistance à la fatigue peuvent permettre de prédire avec précision les contraintes des éléments et des chemins de roulement, le contact des nervures, les contraintes de bord et la troncature des contacts. Ils permettent également la déflexion complète du système, l’analyse des charges et le désalignement des roulements. Cela donnera aux ingénieurs les informations nécessaires pour modifier la conception du roulement afin de mieux s'adapter aux contraintes résultant de l'application spécifique.

 

Un autre avantage évident est que le logiciel de simulation peut réduire le temps et les ressources consacrés à la phase de test. Cela accélère non seulement le processus de développement, mais réduit également les dépenses liées au processus.

 

Il est clair que les nouveaux développements de la science des matériaux ainsi que les outils avancés de simulation de roulements fourniront aux ingénieurs les informations nécessaires pour concevoir et sélectionner des roulements pour des performances et une durabilité optimales, dans le cadre d'un modèle de système complet. La poursuite de la recherche et du développement dans ces domaines sera cruciale pour garantir que les roulements continuent de repousser les limites dans les années à venir.