Qu'est-ce qu'un Joint Torique et à Quoi Sert-il ?

Un joint torique est un joint mécanique circulaire utilisé pour créer une étanchéité entre deux composants. Le joint torique s'insère dans une rainure et se comprime lors de l'assemblage entre deux ou plusieurs pièces, créant ainsi une étanchéité fiable à l'interface. Les joints toriques sont couramment utilisés dans les conceptions mécaniques car ils sont faciles à fabriquer, peu coûteux et ont des exigences de montage simples. Cet article explique ce qu'est un joint torique, comment il fonctionne et quels sont ses types.

Table des matières

• Qu'est-ce qu'un joint torique ?
• Principe de fonctionnement
• Avantages
• Joints toriques statiques et dynamiques
• Matériaux des joints toriques
• Choix d'un joint torique
• Applications
• FAQ

Qu'est-ce qu'un joint torique ?

Les joints toriques sont des boucles élastiques circulaires qui servent de joints d'étanchéité pour les applications fixes et mobiles. Leur fonction principale est de fournir un mécanisme d'étanchéité entre les structures, telles que les tuyaux, les tubes, les pistons et les cylindres. En fonction de l'utilisation prévue, les joints toriques sont fabriqués à partir de différents matériaux et sont très flexibles.

Les joints toriques sont utilisés dans diverses applications, des systèmes hydrauliques et pneumatiques aux moteurs automobiles et aux composants aérospatiaux. Leur résilience leur permet de conserver leur forme et leurs propriétés d'étanchéité dans le temps, même après des compressions et décompressions répétées.

Principe de fonctionnement

Un joint torique se compose d'un joint torique et d'un presse-étoupe, qui est l'emplacement du joint torique. Le presse-étoupe est généralement une rainure ou un canal creusé dans un composant métallique ou plastique, tel qu'un cylindre ou un corps de vanne, où le joint torique est placé et comprimé entre deux surfaces en contact. Le presse-étoupe garantit que le joint torique est correctement positionné et étanche afin d'éviter les fuites de fluides ou de gaz.

• Lorsqu'il est comprimé entre les deux surfaces en contact, le matériau du joint torique se déforme et remplit les espaces ou les imperfections. Cela crée une barrière qui résiste aux fuites de fluide, même sous des pressions extrêmement élevées ou basses.
• Les matériaux dont sont faits les joints toriques (élastomères) sont naturellement élastiques et reprennent leur forme initiale. Par conséquent, lorsque la pression cesse, ils reviennent à leur position d'origine, maintenant l'étanchéité et étant prêts pour le cycle suivant.

Avantages

Les joints toriques présentent plusieurs avantages par rapport à d'autres méthodes d'étanchéité, notamment leur capacité à créer un joint fiable et sans fuite dans diverses applications. Voici quelques-uns de ses avantages :

• Les joints toriques assurent l'étanchéité dans une large gamme de pressions, de tolérances et de températures.
• Facile à utiliser
• Ne cause pas de dommages structurels à l'équipement pendant ou après le montage
• Majoritairement réutilisable
• Léger et compact
• La défaillance du joint torique prend du temps et peut être facilement identifiée
• Rentabilité

Dans un environnement industriel, l'usure d'un joint torique peut avoir un impact significatif sur la productivité. Il est donc recommandé d'assurer un approvisionnement suffisant en joints toriques de rechange dans les tailles appropriées, ce qui permet de remplacer immédiatement un joint torique usé. Les joints toriques sont généralement classés en fonction de leur fonction et des matériaux utilisés pour les fabriquer.

Joints toriques statiques et dynamiques

Joint torique statique

Un joint torique statique crée un joint fiable et étanche entre deux pièces fixes, telles qu'un tuyau et un raccord. Pour ce faire, une rainure est pratiquée sur la surface plane et un joint torique de la dimension et de la taille appropriées est inséré dans la rainure. Ensuite, le joint torique est comprimé par une deuxième surface plane (la surface qui exerce une pression sur le joint torique). Une fois la connexion établie, l'application reste statique et le joint torique reste immobile.

Joint torique dynamique

Un joint torique dynamique crée une étanchéité entre deux surfaces en mouvement relatif ou en mouvement l'une contre l'autre. Ces joints toriques sont généralement utilisés dans des applications avec mouvement ou rotation, comme dans les moteurs, les systèmes hydrauliques et pneumatiques et d'autres dispositifs mécaniques. Contrairement aux applications statiques, les applications dynamiques entraînent une usure plus rapide des joints toriques en mouvement constant. Il est donc essentiel de lubrifier régulièrement les joints toriques dynamiques pour garantir leur longévité et leur efficacité. Par rapport aux joints toriques statiques, les matériaux utilisés pour les joints toriques dynamiques doivent être.. :

• Plus fort
• Plus dur
• Plus résistant au frottement et à l'abrasion

Les joints toriques dynamiques sont couramment utilisés pour créer des joints alternatifs ou rotatifs.

• Joint d'étanchéité à mouvement alternatif : Un joint à mouvement alternatif est utilisé dans les applications avec un mouvement de va-et-vient ou alternatif, comme un piston ou un cylindre. Les joints alternatifs sont conçus pour maintenir une étanchéité entre deux surfaces se déplaçant dans des directions opposées, tout en résistant au frottement et à l'usure résultant de ce mouvement.
• Joint rotatif : Un joint rotatif assure l'étanchéité entre deux surfaces qui tournent l'une contre l'autre, comme dans un arbre ou un palier. Les joints rotatifs sont conçus pour empêcher les fuites de fluide tout en résistant au frottement et à l'usure résultant de la rotation.

Matériaux des joints toriques

Les joints toriques sont souvent utilisés dans des applications à haute pression où la pression déforme le joint torique à l'intérieur de la gorge, ce qui entraîne une contrainte mécanique uniforme sur la surface. Le maintien d'un gradient de pression inférieur à la contrainte nominale du joint torique est essentiel pour éviter les fuites ou les infiltrations. Toutefois, dans certains cas, des défaillances mécaniques peuvent entraîner l'extrusion et la destruction du joint torique. Pour éviter cela, il est nécessaire de sélectionner le matériau approprié pour l'application en question. Ces matériaux comprennent une gamme de composés de caoutchouc, de silicone et de polymères. La sélection des matériaux pour la fabrication des joints toriques est basée sur leur capacité à présenter des caractéristiques spécifiques telles que l'élasticité et la résistance, qui sont cruciales en raison des environnements critiques et exigeants dans lesquels les joints toriques sont généralement utilisés.

FKM (Viton)

• Bonne résistance chimique, propriétés mécaniques et résistance à la déformation par compression.
• Conçu pour fonctionner entre -10 °C et 120 °C (-14 - 248 °F)
• Bonne résistance aux huiles et solvants tels que les hydrocarbures aliphatiques, aromatiques et halogénés, les acides, les huiles animales et végétales ; ne résiste pas au méthanol.
• Mauvaise résistance à l'eau chaude et à la vapeur car le FKM gonfle à haute température
• Ne convient pas aux solvants polaires, à certains esters et éthers et au liquide de frein à base de glycol.

EPDM (éthylène-propylène-diène-monomère)

• Convient pour l'eau, la vapeur, les cétones, les alcools, les liquides de frein, les acides et les alcalis à faible concentration.
• Très bonne résistance aux intempéries et à l'ozone
• Mauvaise résistance aux huiles, graisses et solvants et inadaptée aux hydrocarbures aromatiques.

NBR (caoutchouc nitrile-butadiène)

• Également connu sous le nom d'acrylonitrile butadiène ou Buna-N
• Bonne résistance à la compression, à la déchirure et à l'usure
• Compatible avec les produits pétroliers, les solvants et l'alcool
• Sensible aux intempéries, résistance modérée aux températures, ne convient pas pour les liquides de frein et les solvants polaires.

PTFE (Polytetrafluoroethylene)

• Résistance chimique exceptionnelle
• Conçu pour fonctionner entre -20 °C et 180 °C (-4 - 356 °F)
• Les anneaux en PTFE sont naturellement blancs et peuvent résister à une large gamme de substances, y compris les produits chimiques, les acides, les huiles et la vapeur.
• Le PTFE possède une ténacité et une résistance à l'abrasion élevées ; cependant, il ne peut pas être comprimé facilement, ce qui peut entraîner un scellement moins efficace.

Silicone

• Résistant aux effets nocifs des huiles, des produits chimiques, de la chaleur, de l'ozone et des solvants
• Flexible même à basse température
• Fonctionne dans une plage de température allant de -60 °C à 225 °C (-76 - 437 °F), tandis que les modèles spécialement conçus peuvent supporter des températures allant de -100 °C à 300 °C (-148 - 572 °F).

Choix d'un joint torique

Voici un guide étape par étape sur la manière de sélectionner un joint torique pour une application particulière.

• Déterminer le matériau du joint torique : Déterminez le matériau du joint torique en fonction des exigences de l'application, telles que la température, la pression et le fluide. Le remplacement d'un joint torique peut s'avérer difficile si le matériau du joint existant n'est pas connu. Utilisez un test d'indicateur de caoutchouc pour déterminer le matériau.
• Mesurer la taille du joint torique : Les joints toriques sont généralement spécifiés par leur diamètre intérieur, leur diamètre extérieur et la largeur de leur section transversale. Il arrive que les joints toriques de taille standard ne soient pas adaptés aux exigences spécifiques des systèmes existants ; dans ce cas, il convient d'utiliser des joints toriques sur mesure. Lisez notre article sur les tailles de joints toriques pour plus d'informations.
• Déterminer la dureté : La dureté du joint torique détermine sa capacité à résister à l'extrusion et à la déformation. La dureté est mesurée en duromètre et peut varier de 30 à 90. Par exemple, un joint torique ayant un indice de duromètre de 60 est plus souple que 70, tandis que 90 est rigide par rapport à un indice de 70.
• Normes internationales : Les joints toriques sont fabriqués conformément à diverses normes internationales telles que ISO, DIN et JIS. Ces normes garantissent que les joints toriques ont des dimensions, des tolérances et des propriétés matérielles uniformes, ce qui les rend interchangeables et compatibles avec différentes applications. Quelques exemples de ces normes spécifiques aux joints toriques sont ISO 3601, DIN 3771 et JIS-B2401.
• Cas particuliers : Il existe différents types de joints toriques conçus pour des connexions ou des applications spécifiques. Par exemple, les joints toriques à bride SAE (Society of Automotive Engineers) sont conçus pour s'adapter aux raccords à bride SAE couramment utilisés dans les systèmes hydrauliques.

Applications

La polyvalence et la fiabilité des joints toriques en font un composant essentiel dans de nombreuses industries et applications. Voici quelques exemples :

• Aérospatiale et aviation : moteurs d'avion, systèmes hydrauliques et autres composants critiques
• Dispositifs médicaux : équipements médicaux tels que seringues, pompes et valves.
• Plomberie : tuyaux, robinets, vannes et autres éléments de plomberie pour éviter les fuites.
• Hydraulique et pneumatique : créer un joint entre des pièces mobiles telles que des cylindres, des actionneurs et des pistons.
• Transformation des aliments et des boissons : équipements de transformation pour prévenir la contamination et garantir l'hygiène
• Électronique : composants électroniques tels que les connecteurs et les commutateurs pour empêcher l'humidité et la poussière de pénétrer.
• Applications domestiques courantes : Portes, fenêtres et conteneurs pour éviter les fuites et maintenir des joints étanches à l'air ou à l'eau.

FAQ

Comment identifier le matériau d'un joint torique ?

Utilisez un test d'indicateur de caoutchouc pour déterminer le matériau du joint torique existant ; cela permet d'obtenir un joint torique de remplacement approprié.

Quels sont les différents types de matériaux pour les joints toriques ?

Le FKM, l'EPDM, le NBR, le PTFE et le silicone sont les matériaux les plus couramment utilisés pour la fabrication des joints toriques.