7 causes de jeu excessif dans les bagues en carbure de tungstène

Lorsqu'une pompe, un mélangeur, un ensemble de vannes ou toute autre machine rotative présente un jeu excessif au niveau de la bague, celle-ci est souvent immédiatement mise en cause.

Je comprends pourquoi. Le jeu est mesuré au niveau de la bague, qui apparaît donc comme la cause évidente du problème. Mais en pratique, la mesure ne nous indique pas toujours quelle pièce a réellement changé.

Un dégagement excessif peut se développer pour les raisons suivantes :

● L'alésage de la bague s'est agrandi.

● L'arbre ou le manchon d'accouplement est devenu plus petit

● La bague se déplace à l'intérieur du logement

● Les dimensions ou tolérances d'origine étaient incorrectes

● Le mouvement de l'arbre crée un jeu fonctionnel plus important que ne le suggère le schéma.

Il s'agit d'une distinction importante pour les acheteurs debagues en carbure de tungstèneRemplacer la pièce en carbure sans trouver la cause sous-jacente risque simplement de relancer le même cycle de défaillance.

Chez Langsun Carbide, notre première question n’est donc pas simplement : « Quelle est la taille du jeu ? »

Nous demandons quelle surface a bougé, s'est usée, s'est corrodée ou a perdu son support.

Cette question permet généralement d'obtenir une réponse plus fiable.

Que signifie un jeu excessif au niveau de la bague ?

Le jeu de fonctionnement est l'espace intentionnel entre le diamètre intérieur de la bague et le diamètre extérieur de l'arbre ou du manchon correspondant.

Le dégagement diamétrale peut être exprimé comme suit :

Jeu diamétral = Diamètre d'alésage de la bague installée − Diamètre de l'arbre ou du manchon correspondant

Le jeu radial est la moitié du jeu diamétral.

Le jeu devient excessif lorsqu'il dépasse la valeur autorisée par le plan de l'équipement, le fabricant de la pompe, la conception du système d'étanchéité ou la limite de service éprouvée.

Il n'existe pas de dégagement maximal universel pour tous.bagues de pompe en carbure de tungstèneLa valeur acceptable dépend du rôle de la bague.

Fonction de la bague	Effet possible d'une clairance excessive
douille de guidage ou de support radial	Réduction du support d'arbre, vibrations, rotation instable et usure secondaire irrégulière
Bague d'accélérateur ou de restriction	Augmentation des fuites, réduction du contrôle de la pression et étanchéité de la chambre d'étanchéité moins performante
bague d'usure	Mouvement accru entre les pièces rotatives et fixes et endommagement plus rapide des composants voisins
bague de zone d'étanchéité	Perte de contrôle du rinçage, contamination de la chambre d'étanchéité et réduction de la stabilité de l'étanchéité
bague de soupape ou de guidage	Mauvais positionnement, vibrations, chocs et usure accélérée de la selle ou de la tige

Les trois façons dont le dégagement peut augmenter

Avant d'aborder les sept causes, il est utile de distinguer trois voies fondamentales dans la croissance du dégagement.

1. L'alésage de la douille s'agrandit

L'abrasion, le rayage, la corrosion, la charge sur les bords ou le frottement direct peuvent enlever de la matière de l'alésage en carbure.

2. L'arbre ou le manchon se rétrécit

La pièce en contact avec la pièce en carbure peut être plus tendre que cette dernière. Elle peut alors se creuser, perdre de son diamètre ou s'user de manière irrégulière, même si l'alésage en carbure conserve une dimension proche de son diamètre d'origine.

3. La bague se déplace dans le logement

Si l'ajustement serré est insuffisant ou si l'alésage du logement est endommagé, la bague entière risque de se déplacer. L'alésage mesuré peut rester correct, mais l'arbre ne tourne plus de manière concentrique à l'intérieur.

Ce modèle à trois voies est au cœur de l'approche de Langsun Carbide enanalyse de défaillance des bagues en carbureCela empêche l'enquête de se concentrer uniquement sur l'alésage en carbure.

Sept causes en bref

Cause	Preuves typiques	Premier contrôle
1. Dimensions initiales incorrectes	Jeu uniforme sur un ensemble neuf ou légèrement utilisé	Dessin, empilement des tolérances, définition radiale/diamétrale et mesures installées
2. Usure abrasive	Rainures, alésage poli, élargissement uniforme ou traces de particules	Taille des particules solides, dureté, concentration, sens d'écoulement et profil d'usure
3. Mauvaise lubrification ou rinçage	Décoloration due à la chaleur, rayures, transfert de matière ou bandes de contact polies	Approvisionnement en liquide, fonctionnements à sec, interruptions de débit et dépôts
4. Désalignement ou déviation de l'arbre	Usure unilatérale ou usure importante à une extrémité de l'alésage	Faux-rond de l'arbre, alignement, état des paliers, point de fonctionnement et charge radiale
5. Usure de la tige ou du manchon	Rainures ou perte de diamètre sur la pièce d'accouplement	Mesurer l'arbre à plusieurs positions axiales et angulaires
6. Usure induite par la corrosion	Piqûres, surface rugueuse, perte de liant ou arrachement de grains	Procédé chimique, pH, température, liant en carbure et matériau de l'arbre
7. Ajustement du boîtier lâche	Diamètre extérieur poli de la bague, marques de frottement, dommages au logement ou rotation de la bague	Alésage du logement, interférence, état du support et cycle thermique

1. Dimensions initiales ou tolérances incorrectes

Tous les problèmes de jeu excessif ne sont pas dus à l'usure. Parfois, le jeu initial est trop important.

Cela peut se produire lorsque :

● Le jeu radial est souvent confondu avec le jeu diamétral.

● Les dimensions nominales sont vérifiées sans tenir compte des tolérances.

● Le plus grand alésage de douille est associé au plus petit diamètre d'arbre

● On mesure la bague libre au lieu de l'alésage installé

● L'épaisseur du revêtement de l'arbre, du manchon ou du traitement de surface est omise.

● La pièce d'accouplement est fabriquée selon une révision de dessin obsolète

● Les dimensions sont comparées à différentes températures de référence

Un dessin peut sembler correct si l'on ne tient compte que des valeurs nominales. Cependant, le jeu maximal réel est atteint lorsque la bague est à sa dimension maximale admissible et l'arbre à sa dimension minimale admissible.

2. Les particules abrasives usent l'alésage de la bague.

L'usure abrasive est l'une des causes les plus fréquentes d'augmentation du jeu dans les pompes, les mélangeurs, les outils de forage, les équipements de traitement des minéraux et autres systèmes de fluides contaminés.

Des particules dures pénètrent dans l'espace entre la bague en carbure et l'arbre correspondant. Une fois à l'intérieur, elles peuvent glisser, rouler, se coincer ou se briser en fragments plus petits.

Même si carbure de tungstène Bien qu'elle soit très résistante à l'usure, elle n'est pas à l'abri d'une exposition illimitée. Le taux d'usure peut augmenter avec :

● Concentration en solides plus élevée

● Particules plus dures

● Forme de particule pointue ou angulaire

● vitesse relative plus élevée

● une pression ou une charge de contact plus élevée

● Élimination insuffisante des solides de l'espace de fonctionnement

● Circulation répétée du même fluide contaminé

Le guide de Metso sur les pompes à boues identifie la taille maximale des particules, la distribution granulométrique, la forme, la dureté, la densité, la concentration et l'abrasivité comme des caractéristiques importantes dans le choix d'une pompe à boues.

3. Lubrification insuffisante ou rinçage interrompu

Certaines bagues en carbure sont lubrifiées par le fluide de procédé. D'autres utilisent de l'eau propre, de l'huile, un liquide barrière ou un système de rinçage dédié.

Dans les deux cas, le liquide remplit plusieurs fonctions :

● Séparer les surfaces mobiles

● Évacuer la chaleur

● Éliminer les particules d'usure

● Empêcher l'accumulation de matières solides dans l'espace.

Le guide SKF relatif aux paliers lisses explique qu'un film lubrifiant contribue à dissiper la chaleur, à réduire l'usure et à prolonger la durée de vie du palier. Il met également en garde contre le risque que le lubrifiant mélangé à des particules d'usure ne forme une pâte accélérant l'usure.

Dans une bague de pompe, le même problème pratique se pose. Un débit de liquide insuffisant ou interrompu peut entraîner un contact direct, une génération de chaleur et le piégeage de particules abrasives entre les surfaces.

4. Faux-rond, défaut d'alignement ou déviation de l'arbre

Une bague peut présenter un jeu moyen correct et pourtant subir un contact local important.

Cela se produit lorsque l'arbre ne reste pas centré dans l'alésage. Les raisons possibles sont les suivantes :

● Un arbre tordu

● Faux-rond excessif de l'arbre

● Roulements usés

● Mauvais alignement pompe-moteur

● Désalignement du logement

● Support d'assemblage inégal

● charges radiales hydrauliques

● Fonctionnement loin du point de rendement optimal de la pompe

Les recommandations de l'Hydraulic Institute indiquent qu'un fonctionnement nettement supérieur ou inférieur au point d'efficacité optimale peut accélérer l'usure et qu'un fonctionnement à faible débit peut augmenter la charge radiale et la déflexion de l'arbre.

Metso explique également que les variations de charge de la turbine entraînent une déformation de l'arbre et que le fonctionnement près du point d'efficacité optimale minimise la charge radiale, la déformation et l'usure.

5. Usure de l'arbre ou du manchon d'accouplement

Le dégagement dépend de deux dimensions, et non d'une seule.

Si l'alésage en carbure reste inchangé mais que le diamètre de l'arbre diminue, le jeu de fonctionnement augmente malgré tout. C'est l'une des causes les plus fréquemment négligées lors des inspections de maintenance.

L'arbre ou le manchon d'accouplement peut s'user pour les raisons suivantes :

● Il est fabriqué à partir d'une matière plus douce.

● Sa dureté superficielle est insuffisante

● La finition de surface est trop rugueuse.

● Le revêtement s'est usé.

● Des particules abrasives se sont incrustées ou piégées.

● L'arbre frotte contre un côté de la bague.

● La corrosion a réduit le diamètre de l'arbre

6. Usure assistée par la corrosion

Bague en carbure de tungstèneCes pièces sont fabriquées à partir de carbure cémenté. Cela signifie que des grains de carbure de tungstène dur sont maintenus ensemble par un liant métallique, généralement du cobalt ou du nickel.

Le liant n'est pas un détail mineur. Il influe sur la ténacité, le comportement à la corrosion, les propriétés thermiques et l'usure du composant.

Hyperion explique que la corrosion humide peut éliminer ou affaiblir la phase liante. Une fois le liant épuisé, les grains de carbure peuvent se détacher plus facilement lors de l'usure.

Cela produit un mécanisme de défaillance combiné :

1. Le liquide de procédé attaque le liant.

2. La surface devient plus fragile ou plus poreuse.

3. Les particules abrasives éliminent les grains de carbure détachés.

4. Le diamètre du trou augmente plus rapidement que sous l'effet de la seule abrasion.

7. Jeu excessif, usure du boîtier ou mouvement de la bague

Une bague en carbure doit être correctement supportée par le logement, le manchon, le support ou l'ensemble métallique qui l'entoure.

Si le jeu se crée, la bague peut se déplacer, vibrer, tourner ou basculer dans son logement. Cela engendre un jeu fonctionnel même si l'alésage en carbure reste dans les tolérances.

Les directives de SKF relatives aux défaillances de roulements identifient les ajustements inadéquats du logement comme une cause de fluage de la bague, d'usure par polissage, d'usure par adhérence et de dommages par frottement.

Quand faut-il remplacer une bague en carbure de tungstène ?

Le remplacement ne doit pas être basé sur un indice d'usure universel.

Une bague doit normalement être remplacée lorsque le jeu mesuré dépasse la limite fonctionnelle établie par :

● Le fabricant d'équipement

● Le dessin d'assemblage

● Conception du joint ou du système hydraulique

● Une norme de maintenance validée

● Données historiques de performance de la même machine

Un remplacement peut également être nécessaire dans les cas suivants :

● Le diamètre du canon est fortement ovale ou conique.

● Les fissures ou les éclats sur les bords menacent l'intégrité des composants

● La corrosion a fragilisé la surface.

● La bague a bougé dans son logement.

● L'épaisseur restante de la paroi est dangereuse

● La finition de surface requise ne peut être restaurée.

Le réusinage de l'alésage permet généralement d'augmenter encore le jeu. La remise en état n'est envisageable que pour les conceptions autorisant un manchon d'accouplement surdimensionné, un insert remplaçable ou une autre méthode de remise en état technique.

Comment éviter le retour des soldes excessifs

1. Définissez clairement le dégagement.Indiquez le jeu radial ou diamétral, la température de référence et l'état d'installation.

2. Mesurez les deux composants.Contrôlez l'alésage en carbure et le diamètre de l'arbre ou du manchon.

3. Contrôler la contamination.Vérifier la filtration, le rinçage, l'étanchéité et les dépôts lors de la fermeture.

4. Maintenez l'arbre centré.Vérifiez l'alignement, les roulements, le faux-rond et le point de fonctionnement de la pompe.

5. Sélectionnez la nuance de carbure adaptée à l'environnement réel.Équilibre entre résistance à l'abrasion, robustesse et résistance à la corrosion.

6. Vérifier l'ajustement de l'installation.Inspectez le boîtier et confirmez les interférences après avoir tenu compte des tolérances et de la température.

7. Enregistrer les mesures de référence.Conservez l'alésage, le diamètre de l'arbre, le faux-rond et le jeu initiaux installés pour toute comparaison ultérieure.

Le point de vue de Langsun Carbide : Mesurez le système, pas seulement la bague

Le carbure de tungstène est choisi pour sa résistance à l'usure et sa meilleure tenue dimensionnelle que de nombreux matériaux de bagues classiques. Cependant, cette robustesse peut parfois compliquer le diagnostic.

Le carbure peut sembler acceptable alors que l'arbre, plus tendre, a perdu du diamètre. L'alésage peut être correct malgré le jeu de la bague dans un logement usé. Une pièce neuve peut être conforme à son propre plan alors que l'ensemble des tolérances engendre un jeu excessif.

C’est pourquoi je ne pense pas qu’une bague doive être jugée comme un composant isolé.

Le système d'usure réelle comprend :

● La bague en carbure

● L'arbre ou le manchon d'accouplement

● Le boîtier et l'installation conviennent

● Le lubrifiant ou le liquide de traitement

● Les particules abrasives

● Le système de support d'arbre

● La température de fonctionnement et la charge

Lorsque les sept éléments sont examinés ensemble, un dégagement excessif devient plus facile à expliquer et a beaucoup moins de chances de se reproduire.

FAQ

Un jeu excessif signifie-t-il que la bague en carbure de tungstène est de mauvaise qualité ?

Pas nécessairement. Un jeu excessif peut résulter de l'usure abrasive de l'alésage ou de l'arbre, de dimensions initiales incorrectes, d'un défaut d'alignement, de la corrosion, d'une lubrification insuffisante ou d'un ajustement trop lâche du logement. Il convient d'inspecter à la fois la bague et l'ensemble complet.

Comment mesurer le jeu des bagues en carbure de tungstène ?

Mesurez l'alésage de la bague installée et celui de l'arbre ou du manchon correspondant à plusieurs positions axiales et dans plusieurs directions. Calculez la différence diamétrale et comparez-la à la limite spécifiée par le fabricant ou au plan.

Pourquoi une bague en carbure de tungstène s'use-t-elle d'un seul côté ?

L'usure unilatérale indique généralement une déviation de l'arbre, un faux-rond, un défaut d'alignement, une usure des roulements, un logement excentré ou un fonctionnement sous une charge radiale élevée.

Conclusion

Les sept principales causes de clairance excessive dansbagues en carbure de tungstènesont des dimensions initiales incorrectes, l'usure abrasive, une lubrification insuffisante, un mauvais alignement ou une déviation de l'arbre, l'usure de l'arbre d'accouplement, l'usure assistée par la corrosion et le mouvement dans le boîtier.

La leçon la plus importante est que le jeu excessif ne signifie pas automatiquement que l'alésage en carbure est usé.

Une enquête complète devrait mesurer :

● L'alésage de la douille installée

● L'arbre ou le manchon d'accouplement

● L'habitacle et l'extérieur s'adaptent

● faux-rond et alignement de l'arbre

● L'état de rinçage et de lubrification

Pourbagues de pompe en carbure de tungstèneetbagues de pompe à boues abrasivesLangsun Carbide recommande de diagnostiquer l'ensemble du système d'usure avant de changer la nuance du matériau ou de commander une pièce de rechange.

Une bonne bague en carbure doit, à l'état neuf, offrir bien plus que la simple conformité aux spécifications du plan. Elle doit maintenir le jeu prévu, rester solidement fixée dans son logement et protéger les équipements environnants pendant toute sa durée de vie prévue.

Auteur | Allen

Allen est directeur du marketing international chez NINGBO LANGSUN TUNGSTEN CARBIDE CO., LTD. Il possède plus de 5 ans d'expérience dans le domaine des pièces d'usure industrielles et Applications du carbure de tungstèneIl travaille avec des clients dans les secteurs du pétrole et du gaz, des vannes et du contrôle des débits, de la métallurgie, du traitement chimique, des pompes, du traitement de surface, des mines et du traitement des minéraux.

Il se concentre sur l'aide aux équipementiers, aux fabricants d'équipements, aux sociétés d'ingénierie et aux équipes d'approvisionnement pour choisir des pièces d'usure en carbure de tungstène fiables en fonction des conditions de travail réelles, des performances des matériaux, de la faisabilité de la fabrication et des exigences de contrôle de la qualité.

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Références

● Racines,Manuel de base des pompes à bouesLe manuel traite des propriétés des particules de suspension, des mécanismes d'usure, de la déflexion de l'arbre, de la charge radiale, du fonctionnement au point de rendement optimal et de la conception du système de pompage.

● Metso, « Diagnostic des profils d'usure des pompes centrifuges à boues ». Cet article explique comment l'abrasion, l'érosion, la corrosion, le point de fonctionnement, la granulométrie et l'aspect de l'usure peuvent être utilisés pour interpréter les conditions de fonctionnement de la pompe.

● Hydraulic Institute, « FAQ sur les pompes ». Cette ressource aborde l'usure accélérée, la charge radiale, la déflexion de l'arbre, la cavitation et d'autres conséquences d'un fonctionnement sensiblement éloigné du point de rendement optimal.

● SKF,Paliers de glissement à sec compositesLa publication explique le rôle de la lubrification dans l'évacuation de la chaleur et la réduction de l'usure, et note que le lubrifiant mélangé à des particules d'usure peut accélérer l'usure.

● SKF,Analyse des dommages et des défaillances des roulementsCette publication traite de l'usure abrasive, de la lubrification insuffisante, de la contamination, de la corrosion, du frottement, des ajustements inappropriés, du fluage des segments et du support inégal.

● Hyperion Materials & Technologies, « Nuances de carbure cémenté avec liant résistant à la corrosion ». La source explique comment la corrosion humide peut appauvrir la phase liante et permettre aux grains de carbure de se détacher plus facilement lors de l'usure.

● Hyperion Materials & Technologies, « Propriétés thermiques du carbure cémenté ». Cette source compare la dilatation thermique et la conductivité thermique du carbure cémenté WC-Co avec celles des métaux d'ingénierie courants.

● CERATIZIT, « Qu'est-ce que le carbure cémenté ? » La source explique la structure biphasée du carbure cémenté et les rôles de la phase de carbure dur et du liant métallique dans la résistance à l'usure et la ténacité.