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UA16B

UA16B
UA16B_v1
UA16B_v2
UA16B V2

Description

Le profil UA16B est un joint cassette à double ressort et dont l'étanchéité est réalisée à travers un système de labyrinthe à 3 barrières. La partie supérieure est statique avec le logement et la partie inférieure est conçue pour fonctionner en rotation avec l'arbre.

Avantages

Coefficient de frottement élevé
Protection élevée contre les salissures à travers un système de labyrinthe
Maintenance à fréquence plus réduite
Montage facile avec un faible risque de déterioration du joint

Données techniques

Température

< 100°C

Pression

0,05 MPa

Vitesse

6 m/s

Degré de pollution

Elevé

Applications

Essieux
Pignons
Moyeux
Construction
Agriculture

Matériaux

Elastomère

ACM 70 - 75 Shore A
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

Ressort

Acier - AISI 1070 - 1090
Acier inoxydable - AISI 316

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

Dimensions

Schéma d'implantationLogement Joint cassette - Housing Cassette seal - UA16B

Matériaux

Cage métallique - Ressort

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

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 et Ressort Acier Chrome - Nickel - Molybdène AISI 316
(DIN 1.4401 - V4A)
Acier inoxydable haute résistance contre la corrosion
Ressort Acier pour ressorts AISI 1070 - 1090
DIN 17223
Fil en acier au carbone étiré à froid
Ressort Acier Chrome - Nickel AISI 302
(DIN 1.4300)
Acier inoxydable pour ressorts, doté d'une forte teneur en carbone

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
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
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
 

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

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

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

Données techniques

Données techniques NBR 75 Shore A FKM 75 Shore A ACM 75 Shore A HNBR 75 Shore A
Température -30°C / +80°C -20°C / +100°C -25°C / +90°C -30°C / +90°C
Vitesse 4 m/s 6 m/s 5 m/s 5 m/s
Pression 0,02 - 0,05 MPa 0,02 - 0,05 MPa 0,02 - 0,05 MPa 0,02 - 0,05 MPa
Degré de pollution Elevé Elevé Elevé Elevé

Calcul de la vitesse linéaire :
v (m/s) = [Ø arbre (mm) x vitesse (tr/min) x π] / 60.000

 

Elévation de la température

Les lèvres du joint cassette subissent une température plus élevée du fait de la rotation du manchon d'usure sur l'arbre en rotation, et du frottement plus important exercé à l'intérieur du joint cassette. Il est donc nécessaire de procéder à une bonne lubrification afin de permettre une meilleure évacuation de la chaleur et ainsi limiter les hausses de température pour les parties en frottement.

Par définition, la température au niveau de l'arête d'étanchéité s'élève lorsque la vitesse de rotation (et donc la vitesse linéaire) ainsi que le diamètre de l'arbre augmentent.

Elévation de la température au point de contact de la lèvre de la bague d'étanchéité en fonction du diamètre d'arbre

Fluides

Huiles minérales

De manière générale, ce type d'huile comporte peu d'additifs et est donc parfaitement adéquate avec l'ensemble des élastomères utilisé pour les joints pour arbre tournant. On retrouve les huiles suivantes pour les applications tournantes :

  • huiles de moteurs
  • huiles de boîtes de vitesses
  • huiles hypoïdes
  • huiles ATF pour les boîtes de vitesses automatiques
  • huiles de transmissions
Huiles synthétiques

Ce type d'huile est utilisé pour améliorer différentes caractéristiques telles que la résistance au vieillissement, la tenue aux températures élevées, la viscosité, etc. et présente une bonne compatibilité avec la plupart des élastomères utilisés pour les joints pour arbre tournant. Des tests doivent pourtant être effectués au préalable pour mesurer le degré de compatibilité de ce type d'huile avec les matières utilisées. Parmi les huiles synthétiques, on retrouve :

  • les liquides de freins
  • les fluides pour boîtes de vitesses automatiques
  • les liquides pour les suspensions
  • les liquides pour les systèmes de direction
  • les liquides pour les transmissions hydrauliques
Les huiles hypoïdes

Ce type d'huile contient des composants spéciaux tels que les additifs EP. Ces derniers permettent de favoriser la lubrification et limiter ainsi tout grippage au niveau des roulements par exemple. Ces additifs, sous l'effet de la chaleur, vont avoir tendance à provoquer des dépôts sur la lèvre d'étanchéité. C'est pourquoi, nous conseillons d'utiliser les joints pour arbre tournant avec une lèvre d'étanchéité comportant des stries de refoulement afin de limiter l'augmentation de la température et de réduire surtout ces dépôts éventuels de calamine.

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.

Fluides agressifs

Il est déterminant de bien choisir le bon matériau qui résistera le mieux face aux différents fluides agressifs (acides, solvants, produits chimiques, etc.). Pour des applications en milieu rotatif, nous préconisons d'utiliser des matériaux tels que le FKM plutôt que le NBR. Pour un fonctionnement à sec ou à très faible lubrification dans le cas où les élastomères ne résistent pas à certains fluides agressifs, nous pouvons développer des joints cassette sur-mesure avec des bases PTFE.

Conception du joint

Tolérance du diamètre extérieur du joint (ØD)

Le tableau ci-dessous informe du pré-serrage des joints cassette sur le diamètre du logement selon la norme ISO 6194-1. Pour des cas particuliers en fonction du besoin client ou de l'application finale, nous pouvons être amenés à modifier les caractéristiques liées aux dimensions et aux tolérances.

ØD1 logement Tolérances sur le diamètre extérieur ØD de la bague
Cage métallique apparente Revêtement en élastomère Revêtement avec bossage
ØD1 ≤ 50,0 + 0,10 / + 0,20 + 0,15 / + 0,30 + 0,20 / + 0,40
50,0 < ØD1 ≤ 80,0 + 0,13 / + 0,23 + 0,20 / + 0,35 +0,25 / + 0,45
80,0 < ØD1 ≤ 120,0 + 0,15 / + 0,25 + 0,20 / + 0,35 + 0,25 / + 0,45
120,0 < ØD1 ≤ 180,0 + 0,18 / + 0,28 + 0,25 / + 0,45 + 0,30 / + 0,55
180,0 < ØD1 ≤ 300,0 + 0,20 / + 0,30 + 025 / + 0,45 + 0,30 / + 0,55
300,0 < ØD1 ≤ 500,0 + 0,23 / + 0,35 + 0,30 / + 0,55 + 0,35 / + 0,65
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)

 Le tableau ci-dessous informe du pré-serrage des joints cassette sur l'arbre. Pour des cas particuliers en fonction du besoin client ou de l'application finale, nous pouvons être amenés à modifier les caractéristiques liées aux dimensions et aux tolérances.

Ød1 arbre Tolérances sur le diamètre intérieur Ød de la bague
Cage métallique apparente Revêtement en élastomère Revêtement avec bossage
Ød1 ≤ 50,0 - 0,10 / - 0,20 - 0,15 / - 0,30 - 0,20 / - 0,40
50,0 < Ød1 ≤ 80,0 - 0,13 / - 0,23 - 0,20 / - 0,35 - 0,25 / - 0,45
80,0 < Ød1 ≤ 120,0 - 0,15 / - 0,25 - 0,20 / - 0,35 - 0,25 / - 0,45
120,0 < Ød1 ≤ 180,0 - 0,18 / - 0,28 - 0,25 / - 0,45 - 0,30 / - 0,55
180,0 < Ød1 ≤ 300,0 - 0,20 / - 0,30 - 025 / - 0,45 - 0,30 / - 0,55
300,0 < Ød1 ≤ 500,0 - 0,23 / - 0,35 - 0,30 / - 0,55 - 0,35 / - 0,65
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

Tolérances de circularité

ØD1 logement Tolérances de circularité
Cage métallique apparente Revêtement en élastomère
ØD1 ≤ 50,0 0,18 0,25
50,0 < ØD1 ≤ 80,0 0,25 0,35
80,0 < ØD1 ≤ 120,0 0,30 0,50
120,0 < ØD1 ≤ 180,0 0,40 0,65
180,0 < ØD1 ≤ 300,0 0,25% du diamètre extérieur 0,80
300,0 < ØD1 ≤ 500,0 0,25% du diamètre extérieur 1,00
500,0 < ØD1 ≤ 630,0 - -
630,0 < ØD1 ≤ 800,0 - -

Rainures de refoulement

Afin de préserver une bonne lubrification, il est conseillé d'intégrer des stries diagonales (ou rainures de refoulement) sur la lèvre primaire d'étanchéité côté air orientées dans le sens de rotation du manchon d'usure ce qui renforce l'effet de refoulement des micro-stries de l'élastomère. Vous trouverez ci-dessous le type de stries de refoulement qu'il est possible de réaliser :

Rainures de refoulement pour bague d'étanchéité

Le graphique ci-dessous informe du niveau de refoulement des micro-stries de l'élastomère :

Effet de pompage avec stries de refoulement pour bague d'étanchéité

Conception de l'arbre

Logement Joint cassette - Housing Cassette seal - UA16B

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 solidifié 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
≤ 4 m/s 45 HRC
4,0 < v ≤ 10,0 m/s 55 HRC
v > 10,0 m/s 60 HRC

Etat de surface

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

  • Ra = 0,8 à 3,2 µm
  • Rmax = 10,0 à 16,0 µm

Tolérance de l'arbre

L'arbre doit être de tolérance h8 selon la norme ISO 286-2. Pour des applications spéciales et rigoureuses, il faut préconiser la tolérance h7.

Ød1 arbre (mm) Tolérance h8 (mm)
Ød1 ≤ 3,0 -0,014 / 0
3,0 < Ød1 ≤ 6,0 -0,018 / 0
6,0 < Ød1 ≤ 10,0 -0,022 / 0
10,0 < Ød1 ≤ 18,0 -0,027 / 0
18,0 < Ød1 ≤ 30,0 -0,033 / 0
30,0 < Ød1 ≤ 50,0 -0,039 / 0
50,0 < Ød1 ≤ 80,0 -0,046 / 0
80,0 < Ød1 ≤ 120,0 -0,054 / 0
120,0 < Ød1 ≤ 180,0 -0,063 / 0
180,0 < Ød1 ≤ 250,0 -0,072 / 0
250,0 < Ød1 ≤ 315,0 -0,081 / 0
315,0 < Ød1 ≤ 400,0 -0,089 / 0
400,0 < Ød1 ≤ 500,0 -0,097 / 0

Battement de l'arbre

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 le joint cassette au plus près du roulement. Le tableau ci-dessous décrit les valeurs maxi admissibles en fonction de la vitesse de rotation et le matériau de la lèvre d'étanchéité.

Battement de l'arbre pour joints cassette

Excentricité

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 du joint.

Excentricité pour bague d'étanchéité

Mouvement axial

Les joints cassette peuvent tolérer des mouvements axiaux supérieurs à +/- 0,1 mm. Néanmoins, cela peut entraîner une usure prématurée du système.

Chanfrein et Rayon

Pour ne pas altérer la lèvre primaire du joint cassette lors du montage, il est vivement conseillé de prévoir un chanfrein sur l'arbre. Il est préconisé d'opter pour :
20° (+/-5°) x 3 mm

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 pièce à usiner 30 à 300 tr/min
Vitesse 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 0,02mm
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

Logement Joint cassette - Housing Cassette seal - UA16B

Etat de surface

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

  • Ra = 0,8 à 3,2 µm
  • Rmax = 10,0 à 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.

ØD1 logement (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

Chanfrein et Rayon

Il est vivement conseillé de prévoir un chanfrein au niveau du logement. Il est préconisé d'opter pour :
20° (+/-5°) x 1 mm

Uniquement sur demande