Le plombage sur les surfaces d’arbres est une cause fréquente, mais pratiquement invisible à l’œil nu, de fuites dans les systèmes d’étanchéité par bagues à lèvre. Le Surface/Lead Inspector de TGU Sealing Technology (Stuttgart) le mesure avec le heliInspect H8 en seulement quelques minutes, de manière structurelle et conformément à la directive FVA 975 I.
Mesure du plombage en quelques minutes : le Surface/Lead Inspector avec heliInspect H8
Une bague d’étanchéité radiale est un composant discret de nombreux systèmes techniques, mais sa défaillance coûte cher : fuites d’huile, réclamations, arrêts de production. L’une des causes les plus fréquentes ne réside pas dans le joint lui-même, mais dans la surface de l’arbre sur laquelle il repose, appelée surface de contre-étanchéité. De fines structures orientées, qui se forment lors du meulage de l’arbre, agissent en fonctionnement comme un filetage de transport et pompent le fluide sous la lèvre d’étanchéité. La technique d’étanchéité appelle ce phénomène le plombage.
TGU Sealing Technology, basée à Stuttgart, est un spécialiste de la technique d’étanchéité, issu des activités de recherche de l’Institut des éléments de machines (IMA) de l’Université de Stuttgart. Avec le Surface/Lead Inspector, un système de mesure y a été développé pour saisir le plombage de manière quantitative, conforme aux directives et surtout rapide. Le cœur du système est notre capteur 3D heliInspect H8. Dans cet article, nous vous présentons ce qu’est le plombage, comment le mesurer et pourquoi une mesure rapide de la topographie 3D fait toute la différence.
Qu’est-ce que le plombage et pourquoi est-il si trompeur ?
Le plombage désigne des structures de surface actives sur la surface de contre-étanchéité qui, en fonctionnement dynamique, dévient le flux dans l’espace d’étanchéité dans le sens axial. L’orientation est déterminante : si les stries de rectification ou d’autres structures s’écartent de la direction circonférentielle de l’arbre, un plombage à droite ou à gauche apparaît selon l’orientation.
Le sens de transfert dépend du sens de rotation de l’arbre et de l’orientation du plombage. Si la structure transfère vers l’extérieur, une fuite se produit. Si elle transfère vers l’intérieur, le contact d’étanchéité s’assèche, ce qui entraîne un manque de lubrification, une friction accrue et des dommages thermiques sur la bague d’étanchéité et l’arbre. Les deux cas mènent à la défaillance du système d’étanchéité, et aucun n’est décelable à l’œil nu. Le plombage ne peut être évalué de manière fiable que par la métrologie.
La directive FVA 975 I : un langage commun pour le plombage
La manière dont le plombage est mesuré et évalué est régie par la directive FVA 975 I « Surfaces/Plombage – Joints d’étanchéité d’arbres » de la Forschungsvereinigung Antriebstechnik (Association de recherche pour la technique d’entraînement). Elle a été développée et rédigée par le département de recherche en technique d’étanchéité de l’IMA de l’Université de Stuttgart. Elle résume l’état actuel de la technique et de la recherche, définit une terminologie uniforme et décrit un flux de travail complet, de l’indication sur le plan à la mesure, jusqu’au rapport de mesure. Elle constitue ainsi la base fiable pour une assurance qualité cohérente du plombage des arbres et pour l’analyse systématique des dommages sur les surfaces de contre-étanchéité.
La directive prévoit deux approches :
- Le test du fil est le test rapide historique, principalement qualitatif. Un fil lesté d’un poids est placé autour de l’arbre et indique un effet de transfert existant, permettant d’estimer un angle de plombage théorique. Une différenciation des différentes catégories de plombage n’est toutefois pas possible.
- L’analyse de plombage structurelle évalue quantitativement le micro-plombage et le macro-plombage à partir de données topographiques 3D saisies optiquement. Les stries de rectification et les structures individuelles sont segmentées et mesurées en termes d’angle, de profondeur et de volume. Le résultat se traduit par des paramètres reproductibles tels que l’angle de plombage, la profondeur de plombage et la section de transfert théorique. La rugosité de la surface visible est en outre caractérisée selon la norme DIN EN ISO 25178.
La seconde approche suppose une condition préalable : un capteur capable de fournir des topographies 3D avec une résolution micrométrique assez rapidement pour couvrir un arbre entier dans un délai acceptable.
Le Surface/Lead Inspector : toutes les méthodes de la directive en quelques minutes
C’est ici qu’intervient le Surface/Lead Inspector. L’arbre est placé dans l’appareil et balayé sans contact sous le capteur. Le capteur utilisé est le heliInspect H8, un interféromètre à lumière blanche qui fournit une topographie 3D complète en résolution micrométrique par acquisition.
Le système couvre toutes les méthodes de la directive FVA 975 I. Comme le heliInspect H8 saisit les informations de hauteur de manière surfacique et en un seul passage, l’appareil peut parcourir une grille de mesure dense dans les directions axiale et circonférentielle autour de tout l’arbre, au lieu de palper profil par profil. Pour la production, cela signifie : la mesure du plombage n’est plus seulement un échantillonnage en laboratoire, mais une opération proche du temps de cycle en assurance qualité.
L’appareil accepte des arbres jusqu’à 200 mm de diamètre, 380 mm de longueur et 20 kg, et avec ses dimensions de 600 × 700 × 900 mm pour 70 kg, il est assez compact pour être utilisé à proximité de la production. Un logiciel de mesure facile à utiliser guide l’utilisateur tout au long de la mesure et génère le rapport de mesure avec les paramètres de plombage et une visualisation 3D de la surface.
Plus que le plombage : la rugosité issue de la même mesure
Puisque le capteur fournit des topographies 3D complètes, d’autres évaluations sont possibles sans changement de montage. Le Surface/Lead Inspector détermine les paramètres de rugosité 2D tels que Ra, Rz et Rmax selon l’ISO 4287 ainsi que les paramètres 3D selon la norme DIN EN ISO 25178. L’usure sur les arbres ayant déjà fonctionné peut également être quantifiée : la profondeur et la largeur de la trace de roulement d’une bague d’étanchéité sont déterminées directement à partir de la topographie, un outil précieux pour l’analyse des dommages.
Conclusion : la technologie des capteurs rend la directive applicable en pratique
La directive FVA 975 I décrit comment le plombage doit être évalué de manière complète et reproductible. Le Surface/Lead Inspector démontre que cette exigence peut être mise en œuvre dans la pratique industrielle grâce à un capteur 3D rapide : toutes les catégories de plombage, toutes les méthodes de la directive, en quelques minutes au lieu de plusieurs heures. Pour nous, cet appareil est un excellent exemple de la manière dont une mesure topographique rapide avec le heliInspect H8 devient un système de contrôle complet.
Informations complémentaires
- Surface/Lead Inspector, mesure de plombage en tant que prestation de service et brochure :
TTI GmbH – Mesure de plombage et Surface/Lead Inspector (appareil) - Démonstration en direct sur le stand Heliotis au salon Vision Stuttgart
- Notre capteur 3D : heliInspect H8
Heliotis AG