Comment évolue la technologie des roulements ?

Au cours des dernières décennies, la conception des roulements a considérablement progressé, avec l'introduction de nouveaux matériaux, de techniques de lubrification avancées et d'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 agroalimentaires, la demande pour ces composants est en constante augmentation. Surtout, les ingénieurs concepteurs exigent de plus en plus des solutions plus compactes, plus légères et plus durables pour répondre aux conditions environnementales les plus extrêmes.

 

science des matériaux

La réduction du frottement est un axe de recherche majeur pour les fabricants. De nombreux facteurs influent sur le frottement, tels que les tolérances dimensionnelles, l'état de surface, la température, la charge et la vitesse de fonctionnement. Des progrès considérables ont été réalisés ces dernières années dans le domaine des aciers à roulements. Les aciers modernes, ultra-propres, contiennent moins de particules non métalliques et celles-ci sont plus petites, ce qui confère aux roulements à billes une meilleure résistance à la fatigue de contact.

 

Les techniques modernes de fabrication et de dégazage de l'acier permettent d'obtenir des aciers à plus faible teneur en oxydes, sulfures et autres gaz dissous, tandis que les techniques de trempe améliorées produisent des aciers plus durs et plus résistants à l'usure. Les progrès réalisés dans le domaine des machines de production permettent aux fabricants de roulements de précision de garantir des tolérances plus serrées sur les composants et de produire des surfaces de contact plus polies, ce qui réduit le frottement et améliore la durée de vie des roulements.

 

De nouveaux aciers inoxydables de nuance 400 (X65Cr13) ont été développés pour améliorer le niveau sonore des roulements, ainsi que des aciers à haute teneur en azote pour une meilleure résistance à la corrosion. Pour les environnements hautement corrosifs ou les températures extrêmes, les clients peuvent désormais choisir parmi une gamme de roulements en acier inoxydable de nuance 316, des roulements entièrement en céramique ou des roulements en plastique fabriqués à partir de résine acétal, de PEEK, de PVDF ou de PTFE. Avec la démocratisation de l'impression 3D et sa rentabilité accrue, nous entrevoyons des possibilités croissantes pour la production en petites séries de cages de roulement non standard, ce qui sera particulièrement utile pour les besoins de production en faible volume de roulements spéciaux.

 

Lubrification

 

La lubrification est sans doute le domaine qui a suscité le plus d'attention. Avec 13 % des défaillances de roulements imputables à des facteurs de lubrification, la lubrification des roulements est un domaine de recherche en pleine expansion, soutenu tant par les universitaires que par l'industrie. Grâce à plusieurs facteurs, on trouve aujourd'hui un nombre bien plus important de lubrifiants spécialisés : une gamme plus étendue 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 pour lubrifiants permettant, par exemple, d'améliorer la capacité de charge ou la résistance à la corrosion. Les clients peuvent spécifier des graisses silencieuses et hautement filtrées, des graisses 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

 

L'industrie des roulements a également réalisé des progrès considérables grâce à l'utilisation de logiciels de simulation. Désormais, les performances, la durée de vie et la fiabilité des roulements peuvent être optimisées par rapport à ce qui était possible il y a dix ans, sans avoir recours à des essais coûteux et chronophages en laboratoire ou sur le terrain. L'analyse avancée et intégrée des roulements à billes offre une vision inégalée de leurs performances, permet une sélection optimale et prévient les défaillances prématurées.

 

Les méthodes avancées d'analyse de la durée de vie en fatigue permettent de prédire avec précision les contraintes sur les éléments et les chemins de roulement, le contact des nervures, les contraintes de bord et la troncature de contact. Elles permettent également d'analyser la déformation complète du système, les charges et les défauts d'alignement des roulements. Ces informations permettent aux ingénieurs d'adapter la conception des roulements aux contraintes spécifiques de l'application.

 

Un autre avantage indéniable est que les logiciels de simulation permettent de réduire le temps et les ressources consacrés à la phase de test. Cela accélère non seulement le processus de développement, mais en diminue également les coûts.

 

Il est clair que les progrès en science des matériaux, associés aux outils de simulation avancés pour les roulements, permettront aux ingénieurs de concevoir et de sélectionner des roulements offrant des performances et une durabilité optimales, dans le cadre d'une modélisation système globale. La poursuite des efforts de recherche et développement dans ces domaines sera essentielle pour garantir que les roulements continuent de repousser les limites dans les années à venir.