Les bagues en PTFE, également appelées manchons en PTFE, sont largement utilisées dans les systèmes mécaniques, automobiles, chimiques et industriels où un fonctionnement sans lubrification, une usure réduite et une résistance aux températures élevées sont essentiels.
Les bagues en PTFE sont disponibles en différents types, principalement classés selon leurs matériaux et leur conception.
Dans cet article, nous allons explorer les types de bagues en PTFE les plus courants en fonction de leur composition, de leur conception et de leur forme, afin d’aider les ingénieurs et les spécialistes des achats à prendre des décisions éclairées.
I. Types de bagues en PTFE selon les matériaux
Les bagues en PTFE peuvent être classées en fonction de leur composition matérielle. Elles peuvent être divisées en bagues en PTFE pur, en PTFE chargé ou en PTFE revêtu, ce qui influence considérablement leurs performances mécaniques, leur résistance chimique et leur adaptabilité à différents environnements d’exploitation.
1. Bague en PTFE pur
Les bagues en PTFE pur sont entièrement fabriquées à partir de polytétrafluoroéthylène vierge, sans aucun agent de remplissage ni additif. Ces bagues offrent d’excellentes propriétés antiadhésives, une grande résistance aux produits chimiques et un fonctionnement dans une large plage de températures allant de -200 °C à +260 °C.
Propriétés clés :
- Excellente inertie chimique
- Faible coefficient de frottement (~0,05–0,1)
- Non réactif à la plupart des acides et des bases
- Excellentes propriétés d’isolation électrique
- Compressibilité élevée mais faible résistance mécanique
Applications :
- Équipements de traitement chimique
- Composants d’isolation électrique
- Systèmes cryogéniques
- Machines médicales et alimentaires
Limitations :
Le PTFE pur manque de résistance mécanique et de résistance à l’usure, ce qui peut entraîner une déformation sous charge ou une utilisation prolongée dans des systèmes à haute pression.
2. Bagues en PTFE chargé
Pour améliorer ses propriétés mécaniques et sa résistance à l’usure, le PTFE est souvent chargé avec des matériaux tels que la fibre de verre, le carbone, le graphite, le bronze ou le bisulfure de molybdène (MoS₂). Ces bagues en PTFE chargé offrent un équilibre entre la surface à faible frottement du PTFE et une résistance, une rigidité et une résistance à l’usure accrues.
Charges courantes et leurs effets :
- Fibre de verre : améliore la résistance à la traction et la stabilité dimensionnelle.
- Carbone : améliore la résistance à la compression et la conductivité.
- Graphite : offre une excellente autolubrification et une excellente résistance à l’usure.
- Bronze : augmente la dureté et la conductivité thermique.
- MoS₂ : réduit le frottement et améliore les propriétés anti-usure.
Avantages
- Meilleure capacité de charge que le PTFE pur
- Résistance accrue au fluage et à l’usure
- Propriétés adaptées aux besoins industriels spécifiques.
Applications
- Systèmes de suspension et de transmission automobiles
- Composants aérospatiaux et militaires
- Machines lourdes
- Pompes et compresseurs
Limitations
Résistance chimique et isolation électrique légèrement réduites par rapport au PTFE pur, en fonction de la teneur en charge.
3. Bagues revêtues de PTFE
Les bagues revêtues de PTFE sont des bagues composites constituées d’un support métallique (généralement en acier ou en bronze) recouvert d’une fine couche ou d’un revêtement de PTFE. Cette construction hybride offre la résistance et l’intégrité structurelle du métal ainsi que la surface autolubrifiante et à faible frottement du PTFE.
Propriétés clés :
- Capacité de charge élevée grâce au support métallique
- Surface à faible frottement réduisant l’usure
- Idéal pour les applications sèches et sans huile
- Réduction du bruit et des vibrations
Applications
- Vérins hydrauliques
- Direction et suspension automobiles
- Robotique industrielle
- Équipements marins
Avantages
- Excellent compromis entre résistance et lubrification
- Entretien réduit et durée de vie prolongée
- Bonne stabilité dimensionnelle sous charge
Limitations
Processus de fabrication plus complexe et coût légèrement plus élevé.
II. Types de bagues en PTFE selon leur conception et leur forme
Au-delà de leur composition, les bagues en PTFE se déclinent également en différentes formes et conceptions structurelles afin de s’adapter à différents types de charges, méthodes d’installation et exigences mécaniques. La géométrie d’une bague détermine la manière dont elle supporte les forces radiales et axiales, sa facilité d’installation et sa capacité à garantir un alignement précis ou à être remplacée sur site. Les types de conception courants comprennent les bagues cylindriques, à bride et fendues, chacune étant adaptée à des contraintes fonctionnelles et spatiales spécifiques à chaque secteur.
1. Bague cylindrique en PTFE
Les bagues cylindriques en PTFE sont des bagues à manchon droit avec un diamètre extérieur uniforme et une section intérieure creuse pour l’insertion de l’arbre. Il s’agit de la conception la plus simple et la plus courante pour les applications rotatives et coulissantes.
Caractéristiques principales :
- Forme simple et compacte
- Facile à installer et à remplacer
- Peut être fabriquée en PTFE pur ou chargé.
Applications :
- Arbres rotatifs et essieux
- Rouleaux de convoyeur
- Actionneurs et moteurs
- Articulations pivotantes à faible charge
Avantages :
- Économique
- Polyvalent dans tous les secteurs
- Convient aux applications avec charges radiales
Limitations :
Ne convient pas aux charges axiales ou aux applications nécessitant un alignement supplémentaire ou une répartition de la charge.
2. Douille à bride en PTFE
Une douille à bride en PTFE comprend une bride intégrée, généralement à une extrémité, qui sert à supporter les charges axiales et facilite l’alignement précis. La bride empêche également la douille de se déplacer axialement pendant le fonctionnement.
Caractéristiques principales :
- La bride facilite le positionnement et la retenue
- Support de charge axiale amélioré
- Disponible en différentes tailles et formes de bride
Applications
- Poulies et rouleaux
- Carter d’engrenage
- Charnières et bras articulés
- Systèmes de suspension
Avantages
- Meilleure rétention et facilité d’assemblage
- Double support de charge : radiale et axiale
- Réduit le besoin de matériel de fixation supplémentaire.
Limitations
Nécessite plus d’espace que les bagues cylindriques ; légèrement plus coûteux en raison du matériau et de l’usinage supplémentaires.
3. Bague fendue en PTFE
Les bagues fendues en PTFE (également appelées bagues rainurées ou enveloppées) sont dotées d’une fente ou d’une rainure sur toute leur longueur, ce qui leur permet de s’ouvrir légèrement lors de l’installation. Elles sont donc idéales pour les applications à ajustement serré et peuvent être facilement remplacées sur site sans démontage complet.
Caractéristiques principales :
- La fente offre une flexibilité pour l’ajustement par compression
- Auto-maintien dans les alésages
- Peut s’adapter à de légers désalignements de l’arbre
Applications :
- Charnières de portes automobiles
- Machines agricoles et minières
- Réparations temporaires ou d’urgence
- Appareils électroménagers et électroniques grand public
Avantages
- Facilité d’installation et de remplacement
- Idéales pour l’entretien et la maintenance sur site
- S’adaptent aux variations mineures du diamètre de l’arbre
Limitations
Capacité de charge inférieure à celle des bagues sans soudure ; ne conviennent pas aux applications à grande vitesse ou de précision en raison des vibrations possibles.