Dans un joint mécanique, le PTFE est le plus souvent utilisé pour les éléments d'étanchéité secondaires tels que les joints toriques, les joints en V et les garnitures, ainsi que pour les inserts et les revêtements sur les faces d'étanchéité primaires. Son choix est motivé par sa résistance chimique quasi universelle et son coefficient de friction extrêmement faible, ce qui en fait une solution aux problèmes posés par les milieux agressifs ou les applications où le grippage (stick-slip) est une préoccupation.
La raison principale de l'utilisation du PTFE dans un joint mécanique n'est pas sa résistance, mais sa capacité unique à offrir une inertie chimique et une faible friction là où les élastomères conventionnels ou d'autres matériaux échoueraient.
Le rôle du PTFE dans l'étanchéité primaire
L'étanchéité primaire est formée par deux faces rodées, l'une tournante et l'autre stationnaire. Bien qu'il ne soit généralement pas le matériau structurel principal de ces faces, le PTFE joue un rôle spécialisé essentiel.
Comme insert ou revêtement de face d'étanchéité
Dans certaines applications, un insert en PTFE est utilisé comme l'une des faces d'étanchéité primaires. Ceci est courant dans les équipements à vitesse et pression plus faibles où sa faible friction empêche d'endommager l'arbre et réduit la génération de chaleur. Il est également utilisé comme revêtement pour améliorer les performances d'autres composants.
Amélioration de la résistance chimique
Lorsque les bagues primaires d'un joint sont fabriquées à partir de matériaux tels que le carbone ou le carbure de silicium, le PTFE peut être utilisé comme barrière résistante aux produits chimiques. Cela protège les composants moins résistants de l'ensemble du joint contre les fluides de procédé corrosifs ou agressifs.
Le PTFE dans les éléments d'étanchéité secondaires
Les joints secondaires sont des composants statiques ou dynamiques qui empêchent les fuites le long de l'arbre et à l'intérieur du corps du joint. C'est là que le PTFE est le plus fréquemment employé.
Joints toriques
Les joints toriques en PTFE sont utilisés comme joints statiques entre les composants du joint. Ils sont spécifiés lorsque le fluide de procédé est trop agressif chimiquement pour les élastomères standard comme le Viton® ou l'EPDM.
Joints en V et joints à coin
Les joints en V (ou presse-étoupes en chevrons) et les coins sont des joints secondaires dynamiques qui permettent un mouvement axial de la face d'étanchéité. Le PTFE est le matériau de choix ici en raison de sa combinaison de compatibilité chimique et de son caractère "glissant" à faible friction, ce qui empêche le joint de se coincer sur l'arbre.
Garnitures (Joints plats)
Le PTFE est également utilisé pour les garnitures statiques au sein de l'ensemble du joint, par exemple entre le chapeau de joint et le corps de la pompe. Sa capacité à épouser les surfaces tout en résistant aux attaques chimiques assure une connexion durable et étanche.
Comprendre les compromis liés à l'utilisation du PTFE
Bien qu'extrêmement efficace, le PTFE est un matériau spécialisé présentant des limites claires qui doivent être respectées dans la conception des joints.
Fluage ou « écoulement à froid »
L'inconvénient le plus important du PTFE est sa tendance au fluage, ou déformation permanente au fil du temps lorsqu'il est soumis à une charge constante. Cela peut entraîner une perte de pression d'étanchéité et des fuites éventuelles, en particulier dans les applications à haute pression ou haute température.
Résistance mécanique inférieure
Comparé aux céramiques, au carbone ou aux métaux, le PTFE est un matériau tendre. Cela limite son utilisation comme face d'étanchéité primaire aux applications moins sollicitées et explique pourquoi il est souvent renforcé par des charges telles que le verre, le carbone ou le bronze pour améliorer sa résistance et sa durabilité.
Forte dilatation thermique
Le PTFE se dilate et se contracte avec les changements de température plus que la plupart des autres matériaux d'ingénierie. Les concepteurs de joints doivent en tenir compte pour maintenir les jeux et le chargement des faces appropriés sur toute la plage de température de fonctionnement.
Faire le bon choix pour votre objectif
La sélection du bon matériau consiste à faire correspondre ses propriétés aux exigences de l'application.
- Si votre objectif principal est d'étanchéifier des produits chimiques agressifs : Utilisez le PTFE pour les joints secondaires tels que les joints toriques, les coins et les garnitures là où les élastomères se dégraderaient rapidement.
- Si votre objectif principal est de réduire la friction ou le grippage : Envisagez le PTFE comme matériau de face d'étanchéité ou comme revêtement dans les applications à basse pression et basse vitesse.
- Si votre objectif principal est un service à haute pression ou haute température : Utilisez le PTFE avec prudence, en spécifiant un grade chargé et en vous assurant que la conception du joint atténue le risque de fluage à froid.
Comprendre où et pourquoi utiliser le PTFE est essentiel pour concevoir et maintenir un joint mécanique robuste et fiable.
Tableau récapitulatif :
| Type de composant | Applications courantes du PTFE | Avantages clés |
|---|---|---|
| Étanchéité primaire | Inserts de face d'étanchéité, revêtements | Faible friction, résistance chimique |
| Joints secondaires | Joints toriques, joints en V, garnitures | Inertie chimique universelle, prévention des fuites |
| Pièces spécialisées | Joints à coin, garnitures statiques | Prévient le grippage, gère les milieux agressifs |
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