Fonction d’un joint métallique flexible

Dynamique des joints

La performance d’étanchéité des joints métalliques flexibles repose sur l’application d’une charge de contact spécifique relativement élevée entre le joint et la surface d’ajustement. Cette charge linéaire ou d’appui est générée par la réaction du joint d’étanchéité (avec ou sans ressort) contre la déformation suite à sa compression contre une gorge d’emboîtement déterminée.

Le graphique représente les caractéristiques de compression et décompression d’un joint de type C à ressort. La courbe « A-B-C » indique la charge linéaire croissante en fonction du taux de compression tandis que la courbe « C-D-E » représente la réduction de charge linéaire lors de la séparation des brides de joint et de la diminution de la compression.

La courbe montre une déformation plastique du joint métallique. Le point « B » de la courbe de compression est le point de transition entre déformation élastique et plastique. Dans cet exemple, pratiquement 80% de la charge linéaire max. sont atteints. Le point « C » indique le point de compression maximale (gorge d’emboîtement min.). Les joints métalliques doivent être comprimés à environ 20% car une compression plus importante est susceptible d’induire une rupture du joint.

La reprise élastique totale se situe entre le point « C » et le point « E ». En règle générale, la reprise élastique varie entre 4 et 6% de la section transversale d’origine du joint. Il est clair que dès que la séparation de bride équivaut à la reprise élastique, la charge d’appui tombe à zéro. La performance du joint sera alors fortement douteuse. Il est donc fortement conseillé d’éviter tout mouvement ou rotation de la bride à tout moment. Si ce mouvement ou cette rotation ne peut être évité, il ne doit pas dépasser 30 % de la reprise élastique totale. C’est ce qu’on appelle la reprise élastique utile, laquelle est influencée par de multiples facteurs :

  • Taux de fuite acceptable
  • Conception du joint
  • Matériel informatique

Contrainte d’appui

La ligne de contact initiale entre le joint et la surface d’ajustement augmente graduellement selon le taux de compression afin de former une empreinte. La largeur de l’empreinte dépend du type de joint, de la section transversale et du taux de compression de ce dernier. La contrainte d’appui correspond à la charge linéaire divisée par la largeur de l’empreinte.

Les charges linéaires varient entre 20 N/mm et plus de 500 N/mm de circonférence.

La largeur du joint ou l’empreinte varie de moins d’1 mm à environ 3 mm pour les joints de section transversale plus importante.

Sur la base de cet élément, la contrainte d’appui varie entre un minimum de 30 MPa à plus de 150 MPa.

En présence d’un ressort à usage intensif, la contrainte d’appui peut être augmentée à plus de 300 MPa.

Une contrainte d’appui élevée est nécessaire afin de faire en sorte que le placage ou le revêtement choisi s’intègre aux irrégularités des brides et rende ce faisant tous les chemins de fuite étanches.

HTMS - High Tech Metal Seals