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KA2L3

KA2L3

Description

Le profil KA2L3 est une bague d'étanchéité constituée d'une simple cage métallique extérieure avec renforcement métallique, et d'une triple lèvre d'étanchéité.

Avantages

Excellente rigidité radiale, en particuliers pour les grands diamètres
Très bonne stabilité au montage, évitant les effets de rebond
Rétention à la graisse
Rétention des contaminants extérieurs de type boue et eau, milieu à fortes sollicitations

Données techniques

Applications

Tous types d'applications rotatives
Agriculture
Construction
Transmission

Matériaux

Elastomère

FKM 70 - 75 Shore A
HNBR 70 - 75 Shore A
NBR 70 - 75 Shore A

Cage métallique

Acier - AISI 1010
Acier inoxydable - AISI 304
Acier inoxydable - AISI 316

Dimensions
Matériaux
Conditions d'utilisation
Conception du joint
Conception de l'arbre
Conception du logement

Dimensions

Schéma d'implantationLogement pour bague d'étanchéité - Housing Groove for shaft seal

Matériaux

Cage métallique

Le tableau ci-dessous présente les matériaux qu'il nous est possible de proposer au niveau des cages métalliques.

Application Matériau Norme Caractéristiques
Cage métallique Acier standard non allié AISI 1010
(DIN 1624)
Acier laminé à froid
Cage métallique Acier Chrome - Nickel AISI 304
(DIN 1.4301 - V2A)
Acier inoxydable standard
Cage métallique Acier Chrome - Nickel - Molybdène AISI 316
(DIN 1.4401 - V4A)
Acier inoxydable haute résistance contre la corrosion

Elastomères

ACM (Polyacrylate)

Polymère en éthylocrylate (ou butylacrylate) comportant une faible quantité de monomère nécessaire à la réticulation, l'ACM est un matériau plus résistant à la chaleur que le NBR. Il est souvent utilisé pour les boîtes de vitesses automatiques.

Résistance chimique Huiles minérales (huiles de moteur, huiles de boîte de vitesse, huiles ATF
Agents atmosphériques et ozone
Problème de compatibilité Liquides de frein avec une base de glycol (Dot 3 & 4)
Hydrocarbures aromatiques et chlorés
Eau et vapeur d'eau
Acides, alcalis, amines
Plage de température -25°C à + 150°C (pointe sur courte durée à +160°C)
-35°C / +150°C avec des ACM spéciaux
AEM (Caoutchouc d'Ethylène - Acrylate)

Copolymère d'éthylène et d'acrylate de méthyle, l'AEM est considéré comme étant plus résistant à la chaleur que l'ACM. C'est un intermédiaire entre l'ACM et le FKM de part ses caractéristiques.

Résistance chimique Liquides de refroidissement
Huiles minérales agressives
Agents atmosphériques
Eau
Problème de compatibilité Solvants aromatiques
Acides forts
Liquides de freins
Huiles de boîte de vitesse
Huiles ATF
Plage de température  - 40°C à + 150°C
CR (Polychloroprène)

Cet élastomère à base de CR est employé pour l'industrie du froid, et pour les circuits de ventilation. Ce chloroprène a été le premier caoutchouc synthétique développé et commercialisé.

Résistance chimique Huiles minérales paraffiniques
Huiles de silicone et de graisses
Eau et solvants d'eau à basse température
Fluides frigorigènes
Ammoniac
Dioxyde de carbone
Agents atmosphériques et ozone
Résistance limitée chimiquement Huiles minérales naphténiques
Hydrocarbures aliphatiques (propane, butane, pétrole)
Liquides de frein avec une base de glycol
Problème de compatibilité Hydrocarbures aromatiques (benzène)
Hydrocarbures chlorés (trichloréthylène)
Solvants polaires (cétone, acétone, acide acétique, éthylène-ester)
Plage de température -40°C / +100°C (pointe sur courte durée à +120°C)
EPDM (Caoutchouc d'Ethylène - Propylène - Diène)

Copolymère d'éthylène-propylène-diène, l'EPDM est couramment utilisé pour la robinetterie eau chaude, pour les circuits de refroidissement, pour les circuits de freinage, pour les lave-vaisselle, et pour les machines à laver.

Résistance chimique Eau chaude et vapeur jusqu'à +150°C
Liquides de frein avec une base de glycol (Dot 3 & 4) et liquides de frein avec une base de silicone (Dot 5)
Acides organiques et inorganiques
Agents de nettoyage, alcalis de sodium et de potassium
Fluides hydrauliques (HFD-R)
Huiles de silicone et graisses
Solvants polaires (alcools, les cétones, les esters)
Agents atmosphériques et ozone
Problème de compatibilité Huiles minérales et graisses
Hydrocarbures
Faible imperméabilité au gaz
Plage de température -45°C / +150°C (pointe sur courte durée à +175°C)
FFKM (Caoutchouc Perfluoré)

Le FFKM présente les meilleures caractéristiques en terme de résistance aux températures élevées, avec une excellente inertie chimique. Cet élastomère à base de FKM est très souvent employé pour l'hydraulique et le pneumatique à température élevée, pour la robinetterie industrielle, pour l'injection / carburation, pour les joints moteur, pour le vide poussé.

Résistance chimique Hydrocarbures aliphatiques et aromatiques
Solvants polaires (cétones, esters, éthers)
Acides organiques et inorganiques
Eau et vapeur d'eau
Vide poussé
Problème de compatibilité Réfrigérants (R11, R12, R13, R113, R114, etc.)
PFPE
Plage de température -15°C / +320°C
FKM (Caoutchouc Fluoré)

En fonction de leur structure et de leur teneur en fluor, les élastomères fluorés peuvent varier en terme de résistance chimique et de résistance au froid. Cet élastomère à base de FKM est très souvent employé pour l'hydraulique et le pneumatique à température élevée, pour la robinetterie industrielle, pour l'injection / carburation, pour les joints de moteur, pour le vide poussé.

Résistance chimique Huiles minérales et graisses, huiles ASTM n°1, IRM 902 et IRM 903.
Fluides difficilement inflammables (HFD)
Huiles de silicone et graisses
Huiles minérales et végétales et graisses
Hydrocarbures aliphatiques (propane, butane, pétrole)
Hydrocarbures aromatiques (benzène, toluène)
Hydrocarbures chlorés (trichloréthylène)
Essence (y compris à haute teneur en alcool)
Agents atmosphériques et ozone
Problème de compatibilité Liquides de frein avec une base de glycol
Gaz ammoniac
Acides organiques à faible poids moléculaire (acides formiques et acétiques)
Plage de température -20°C / +200°C (pointe sur courte durée à +230°C)
-40°C / +200°C avec des FKM spéciaux
FVMQ (Caoutchouc Fluorosilicone)

Le FVMQ présente des propriétés mécaniques et physiques très semblables à celles du VMQ. Toutefois, le FVMQ offre une meilleure résistance au carburant et aux huiles minérales. Cependant, le résistance à l'air chaud est moins bonne que pour le VMQ.

Résistance chimique Huiles minérales aromatiques (huile IRM 903)
Carburants
Hydrocarbures aromatiques à bas poids moléculaire
(benzène, toluène)
Plage de température -70°C / +175°C
HNBR (Caoutchouc Butadiène - Acrylonitrile Hydrogéné)

Cet élastomère à base de HNBR est obtenu par hydrogénation sélective des groupes butadiène du NBR. Il est couramment employé pour la direction assistée, et pour la climatisation.

Résistance chimique Hydrocarbures aliphatiques
Huiles minérales et végétales et graisses
Fluides difficilement inflammables (HFA, HFB et HFC)
Acides dilués, bases et solutions salines à température modérée
Eau et vapeur d'eau jusqu'à +150°C
Agents atmosphériques et ozone
Problème de compatibilité Hydrocarbures chlorés
Solvants polaires (cétones, esters et éthers)
Acides forts
Plage de température -30°C / +150°C (pointe sur courte durée à +160°C)
-40°C / +150°C avec des HNBR spéciaux
NBR (Caoutchouc Butadiène - Acrylonitrile)

Caoutchouc nitrile (NBR) est le terme général pour l'acrylonitrile butadiène copolymère. La teneur en ACN peut varier entre 18% à 50%. Plus la teneur en acrylonitrile est importante, meilleure est la résistance à l'huile et au carburant. A l'inverse, l'élasticité et la déformation rémanente à la compression sont moins bonnes. Le NBR présente de bonnes propriétés mécaniques et une bonne résistance à l'usure. Cependant sa tenue aux agents atmosphériques et à l'ozone est relativement faible.

Résistance chimique Hydrocarbures aliphatiques (propane, butane, le pétrole, le carburant diesel)
Huiles minérales et graisses
Fluides difficilement inflammables (HFA, HFB et HFC)
Acides dilués, solutions alcalines et salines à basses températures
Eau (jusqu'à +100°C max)
Problème de compatibilité Carburants à haute teneur aromatique
Hydrocarbures aromatiques (benzène)
Hydrocarbures chlorés (trichloréthylène)
Solvants polaires (cétone, acétone, acide acétique, éthylène-ester)
Acides forts
Liquides de frein avec une base de glycol
Agents atmosphériques et ozone
Plage de température -30°C / +100°C (pointe sur courte durée à +120°C)
-40°C / +100°C avec des NBR spéciaux
VMQ (Caoutchouc Silicone : Polysiloxane - Vinyle - Méthyle)

Cet élastomère à base de FVMQ est très souvent employé pour la carburation.

Résistance chimique Huiles animales et végétales et graisses
Eau à température modérée
Solutions salines diluées
Agents atmosphériques et ozone
Problème de compatibilité Vapeur surchauffée de l'eau jusqu'à +120°C
Hydrocarbures chlorés à faible poids moléculaire (trichloréthylène)
Hydrocarbures aromatiques (benzène, toluène)
Plage de température -60°C / +200°C  (pointe sur courte durée à +230°C)

Le tableau ci-dessous donne un aperçu sur les caractéristiques physiques, chimiques et mécaniques pour chacun des matériaux.

Caractéristiques / Matériaux ACM AEM CR EPDM FFKM FKM FVMQ HNBR NBR VMQ
Résistance à l'abrasion 2 3 2 2 4 2 4 2 2 4
Résistance aux acides 4 3 2 2 1 1 3 1 3 3
Résistance chimique 4 2 2 1 1 1 1 2 2 2
Résistance au froid 4 2 2 2 3 4 2 2 2 2
Propriétés dynamiques 3 3 3 2 3 2 4 1 2 4
Propriétés électriques 3 3 3 2 1 4 1 3 3 1
Résistance à la flamme 4 4 2 4 1 1 2 4 4 3
Résistance à la chaleur 1 1 2 2 1 1 1 1 2 1
Imperméabilité 1 1 2 2 2 2 4 2 2 4
Résistance à l'huile 1 3 2 4 1 1 2 1 1 2
Résistance à l'ozone 1 1 2 1 1 1 1 2 4 1
Résistance à la déchirure 2 3 3 1 4 3 4 2 2 4
Résistance à la traction 3 2 2 1 2 1 3 1 2 4
Résistance à l'eau / vapeur 4 4 3 1 2 3 3 1 2 3
Résistance aux agents atmosphériques 1 1 1 1 1 1 1 2 3 1

1. Propriétés excellentes    2. Bonnes propriétés    3. Propriétés moyennes    4. Mauvaises propriétés

Compatibilité chimique

Un catalogue « Guide de compatibilité chimique » est téléchargeable dans la rubrique Documentation. Egalement, vous pouvez utiliser gratuitement notre outil en ligne « Compatibilité chimique ».

Ces deux supports vous offrent la possibilité de mesurer le comportement de nos matériaux en contact avec la plupart des fluides existants. Les données affichées sont le résultat de tests minutieux à température ambiante et tiennent compte des dernières publications. Les résultats de tests ne peuvent être perçus comme étant représentatifs à 100% de la réalité en raison des spécificités particulières de votre application. En effet, les tests effectués ne prennent pas en compte les additifs et impuretés pouvant exister dans des conditions réelles d'utilisation ni même les températures à des niveaux élevés possibles. D'autres paramètres peuvent aussi altérer le comportement de nos matériaux tels que la dureté, la rémanence, l'abrasion, etc. Nous vous recommandons donc d'effectuer vos propres tests afin de confirmer la compatibilité de nos matériaux en fonction de votre application spécifique. Notre équipe technique se tient à votre disposition pour tout complément d'information.

Conditions d'utilisation

Vitesse

Les bagues d'étanchéité triple lèvre peuvent supporter une vitesse maxi de 2,5 m/s.

Calcul de la vitesse linéaire :

v (m/s) = [Ø arbre (mm)  x  vitesse (tr/min)  x  π]  /  60.000

Pression

Les bagues d'étanchéité triple lèvre sont généralement utilisées sans pression, voire pour des pressions comprises entre 0,02 et 0,05 MPa maxi.

Température

Le tableau ci-dessous informe sur les limites de température selon les matériaux et les fluides utilisés.

Fluides en contact Température maximum en fonction des matériaux
ACM AEM EPDM FKM HNBR NBR VMQ
Huiles minérales Huiles pour moteurs +130°C +130°C - +170°C +130°C +100°C +150°C
Huiles pour boîtes de vitesse +120°C +130°C - +150°C +110°C +80°C +130°C
Huiles pour engrenages hypoïdes +120°C +130°C - +150°C +110°C +80°C -
Huiles ATF +120°C +130°C - +170°C +130°C +100°C -
Huiles hydrauliques +120°C +130°C   +150°C +130°C +90°C -
Graisses - +130°C - - +100°C +90°C -
Fluides difficilement
inflammables
Groupe HFA - Emulsion avec plus de 80% d'eau - - - - +70°C +70°C +60°C
Groupe HFB - Solution inverse (eau dans l'huile) - - - - +70°C +70°C +60°C
Groupe HFC - Solution aqueuse de polymères - - +60°C - +70°C +70°C -
Groupe HFD - Fluides de synthèse sans eau - - - +150°C - - -
Autres fluides Fuel de chauffage EL + L - - - - +100°C +90°C -
Air +150°C +150°C +150°C +200°C +130°C +90°C +200°C
Eau - - +150°C +100°C +100°C +90°C -
Eau lessivelle - - +130°C +100°C +100°C +100°C -
Plage de température Min. -25°C -40°C -45°C -20°C -30°C -30°C -60°C
Max. +150°C +150°C +150°C +200°C +150°C +100°C +200°C

 

Fluides

Graisses

Les graisses sont appliquées généralement sur des roulements, etc. et demandent une adaptation spécifique pour favoriser les conditions de fonctionnement du joint pour arbre tournant. Afin d'éviter que la lèvre du joint ne subisse des pressions plus importantes que prévues, nous recommandons d'orienter la bague à lèvre sur un côté du palier de telle sorte que la lèvre ne soit pas détruite de manière prématurée. Nous conseillons aussi de réduire de 50% la vitesse de rotation sous une lubrification à la graisse du fait de conditions moins favorables pour l'évacuation de la chaleur de frottement.

Conception du joint

Tolérance du diamètre extérieur du joint (ØD)

Le tableau ci-dessous informe du pré-serrage des bagues d'étanchéité sur le diamètre du logement selon la norme ISO 6194-1.

Diamètre d'alésage
ØD1 (mm)
Tolérances sur le diamètre extérieur ØD de la bague Tolérance de circularité
Cage métallique apparente Revêtement en élastomère Revêtement avec bossage Cage métallique apparente Revêtement en élastomère
ØD1 ≤ 50,0 +0,10 / +0,20 +0,15 / +0,30 +0,20 / +0,40 0,18 0,25
50,0 < ØD1 ≤ 80,0 +0,13 / +0,23 +0,20 / +0,35 +0,25 / +0,45 0,25 0,35
80,0 < ØD1 ≤ 120,0 +0,15 / +0,25 +0,20 / +0,35 +0,25 / +0,45 0,30 0,50
120,0 < ØD1 ≤ 180,0 +0,18 / +0,28 +0,25 / +0,45 +0,30 / +0,55 0,40 0,65
180,0 < ØD1 ≤ 300,0 +0,20 / +0,30 +0,25 / +0,45 +0,30 / +0,55 0,25% de ØD  0,80
300,0 < ØD1 ≤ 500,0 +0,23 / +0,35 +0,30 / +0,55 +0,35 / +0,65 0,25% de ØD 1,00
500,0 < ØD1 ≤ 630,0 +0,23 / +0,35 +0,35 / +0,65 +0,40 / +0,75 - -
630,0 < ØD1 ≤ 800,0 +0,28 / +0,43 +0,40 / +0,75 +0,45 / +0,85 - -

Tolérance du diamètre intérieur du joint (Ød)

Libre et sans contrainte, le diamètre intérieur de la lèvre d'étanchéité est toujours plus petit que le diamètre de l'arbre. Le pré-serrage ou l'interférence désigne la différence entre ces deux valeurs. En fonction du diamètre de l'arbre, on peut considérer de manière générale que le diamètre de la lèvre d'étanchéité est inférieur entre 0,8 et 3,5 mm.

Conception de l'arbre

Implantation arbre pour bague d'étanchéité

Matériau de l'arbre

Les matériaux appropriés sont :

  • les aciers courants dans la construction mécanique de type C35 et C45
  • les aciers inoxydables de type 1.4300 et 1.4112 pour l'étanchéité à l'eau
  • des projections de métal appliquées par lance plasma
  • le graphite
  • la fonte malléable
  • les matériaux avec un revêtement appliqué par les procédés CVD et PVD

Ne sont pas appropriés :

  • les couches de chrome solidifiées du fait de l'usure non uniforme
  • les matières plastiques du fait de la faible conductivité thermique qui peut entraîner une perturbation du transport de la chaleur, une augmentation de la température au niveau des zones de frottement avec la bague d'étanchéité, et aussi potentiellement un ramollissement

Dureté de l'arbre

La dureté de l'arbre va dépendre de la vitesse linéaire (en m/s) et du niveau de pollution.

Vitesse de rotation Dureté en HRC
v ≤ 4,0 m/s 45 HRC
4,0 < v ≤ 10,0 m/s 55 HRC
v > 10,0 m/s 60 HRC

Etats de surface

La qualité de surface de l'arbre doit tenir compte des recommandations ci-dessous.

  • Ra = 0,2 à 0,8 µm
  • Rz = 1,0 à 4,0 µm
  • Rmax ≤ 6,3 µm

Tolérance de l'arbre

L'arbre doit être de tolérance h11 selon la norme ISO 286-2

Diamètre de l'arbre
Ød1 (mm)
Tolérance
h11 (mm)
Ød1 ≤ 3,0 -0,060 / 0
3,0 < Ød1 ≤ 6,0 -0,075 / 0
6,0 < Ød1 ≤ 10,0 -0,090 / 0
10,0 < Ød1 ≤ 18,0 -0,110 / 0
18,0 < Ød1 ≤ 30,0 -0,130 / 0
30,0 < Ød1 ≤ 50,0 -0,160 / 0
50,0 < Ød1 ≤ 80,0 -0,190 / 0
80,0 < Ød1 ≤ 120,0 -0,220 / 0
120,0 < Ød1 ≤ 180,0 -0,250 / 0
180,0 < Ød1 ≤ 250,0 -0,290 / 0
250,0 < Ød1 ≤ 315,0 -0,320 / 0
315,0 < Ød1 ≤ 400,0 -0,360 / 0
400,0 < Ød1 ≤ 500,0 -0,400 / 0

Chanfrein et Rayon

Pour ne pas altérer les lèvres d'étanchéité de la bague d'étanchéité lors du montage, il est vivement conseillé de prévoir un chanfrein sur l'arbre. Veuillez-vous référer au tableau ci-dessous.

Diamètre de l'arbre
Ød1 (mm)
Diamètre du chanfrein
Ød3 (mm)
Rayon
R (mm)
Ød1 ≤ 10,0 Ød1 - 1,50 2,00
10,0 < Ød1 ≤ 20,0 Ød1 - 2,00 2,00
20,0 < Ød1 ≤ 30,0 Ød1 - 2,50 3,00
30,0 < Ød1 ≤ 40,0 Ød1 - 3,00 3,00
40,0 < Ød1 ≤ 50,0 Ød1 - 3,50 4,00
50,0 < Ød1 ≤ 70,0 Ød1 - 4,00 4,00
70,0 < Ød1 ≤ 95,0 Ød1 - 4,50 5,00
95,0 < Ød1 ≤ 130,0 Ød1 - 5,50 6,00
130,0 < Ød1 ≤ 240,0 Ød1 - 7,00 8,00
240,0 < Ød1 ≤ 500,0 Ød1 - 11,00 12,00

Excentricité globale

L'excentricité globale correspond à la somme du battement de l'arbre et le désalignement maxi entre l'arbre et le logement.

Le battement de l'arbre correspond à une déviation entre l'axe réel de l'arbre et l'axe théorique de rotation. Il est important de réduire au maximum le battement de l'arbre en positionnant la bague d'étanchéité au plus près du roulement.

L'arbre et le logement doivent être montés centrés l'un par rapport à l'autre afin d'éliminer toute charge radiale unilatérale au niveau de la lèvre d'étanchéité de la bague.

Diamètre de l'arbre
Ød1 (mm)
Excentricité globale
(mm)
Ød1 ≤ 40,00 0,15
40,00 < Ød1 ≤ 80,00 0,20
80,00 < Ød1 ≤ 120,00 0,30

Usinage de l'arbre

L'usinage correct de l'arbre est un élément primordial pour un bon fonctionnement du système d'étanchéité.

  • Rectification en plongée : méthode d'usinage privilégiée assurant l'absence de stries sur l'arbre (0 +/- 0,05°)
  • Tournage : adapté sur des arbres utilisés avec un sens de rotation unidirectionnel

Directives d'usinage pour la rectification des surfaces

Paramètres Exigence
Vitesse de la pièce à usiner 30 à 300 tr/min
Vitesse de la meule 1500 à 1700 tr/min
Avance de dressage < 0,02 mm/tour
Outil de dressage diamant de dressage à grains multiples, diamant de dressage à un seul grain
Avance de la meule environ 0,02 mm
Durée d'étincelage étincelage complet, 30 sec. mini
Profondeur de passe > Rmax de l'ancienne opération d'usinage
Coaxialité de l'outil et de la pièce à usiner la meilleure possible

Conception du logement

Implantation logement pour bagues d'étanchéité

Etat de surface

La qualité de surface du logement doit tenir compte des recommandations ci-dessous.

Conditions standard pour les bagues d'étanchéité triple lèvre avec cage métallique apparente :

  • Ra = 0,8 à 3,2 µm
  • Rz = 6,3 à 16,0 µm
  • Rmax ≤  16,0 µm

Tolérance du diamètre d'alésage du logement

Le diamètre d'alésage du logement doit être de tolérance H8 selon la norme ISO 286-2

Diamètre d'alésage
ØD1 (mm)

Tolérance
H8 (mm)

3,0 < ØD1 ≤ 6,0 0 / +0,018
6,0 < ØD1 ≤ 10,0 0 / +0,022
10,0 < ØD1 ≤ 18,0 0 / +0,027
18,0 < ØD1 ≤ 30,0 0 / +0,033
30,0 < ØD1 ≤ 50,0 0 / +0,039
50,0 < ØD1 ≤ 80,0 0 / +0,046
80,0 < ØD1 ≤ 120,0 0 / +0,054
120,0 < ØD1 ≤ 180,0 0 / +0,063
180,0 < ØD1 ≤ 250,0 0 / +0,072
250,0 < ØD1 ≤ 315,0 0 / +0,081
315,0 < ØD1 ≤ 400,0 0 / +0,089
400,0 < ØD1 ≤ 500,0 0 / +0,097
500,0 < ØD1 ≤ 630,0 0 / +0,110

Dimensions de la largeur du logement

Le tableau ci-dessous informe sur la largeur de gorge et le rayon préconisée.

Hauteur
H1
Largeur Rayon
R2 max
L2min (H1 x 0,85) L1min (H1+0,3)
7,00 5,95 7,30 0,50
8,00 6,80 8,30
10,00 8,50 10,30
12,00 10,30 12,30 0,70
15,00 12,75 15,30
20,00 17,00 20,30

Uniquement sur demande