La fiabilité d'un cylindre hydraulique à haute température ne peut pas être jugée uniquement sur la base de la classification de température de ses joints.
Même lorsqu'un cylindre utilise des joints en FKM, PTFE, ou en polyuréthane haute température, il peut quand même développer des fuites, du dérivage, du glissement, ou des dommages prématurés aux joints si les jeux à l'état chaud, le guidage, le rembourrage, le fluide hydraulique, ou le cycle de fonctionnement ne sont pas adaptés.
Un test complet doit donc reproduire la température, la pression, la vitesse, la charge et la fréquence de cycle de l'huile aussi précisément que possible. Les résultats doivent également être comparés aux performances à température ambiante.
Établir une ligne de base à température ambiante
Avant de chauffer l'huile, tester le cylindre dans des conditions normales de température ambiante. Cela confirme qu'il n'y a pas de problèmes évidents d'usinage, d'assemblage, d'alignement, ou d'étanchéité avant le début du test à haute température.
La ligne de base devrait normalement inclure :
- Cycling sans charge
- Pression de démarrage minimale
- Tests de pression de fonctionnement et de preuve
- Tests de maintien de pression
- Inspection des fuites internes et externes
- Coussinet et mouvement à basse vitesse
Enregistrer le temps d'extension et de rétraction, la température de l'huile, la pression, la stabilité du mouvement, le bruit et les fuites.
Ces valeurs servent de référence pour évaluer les changements après que le cylindre devient chaud. Sans données de référence, il est difficile de déterminer si un changement de performance est causé par la température ou par un défaut existant du cylindre.
Chauffer l'huile à la température cible
Augmentez progressivement la température de l'huile en utilisant la circulation du système, un chauffe-externe ou un réservoir à température contrôlée.
Le tube du cylindre, le piston, la tige de piston, le guide et les joints ont besoin de suffisamment de temps pour atteindre une condition thermique stable. Chauffer uniquement l'huile du réservoir sans permettre aux composants du cylindre de se réchauffer peut produire des résultats trompeurs.
Le test doit couvrir :
- Température de l'huile normale continue
- Température maximale de l'huile continue
- Température de pointe à court terme, si nécessaire
Ne pas enregistrer uniquement la température du réservoir. Mesurez la température à l'entrée du cylindre, à la ligne de retour, à la surface du tube du cylindre et, si possible, dans la zone du joint de tige.
Effectuer des cycles à haute température
Une fois que la température cible est stable, faites fonctionner le cylindre en continu à la vitesse et à la fréquence d'exploitation attendues.
Le test doit reproduire aussi fidèlement que possible le coup réel, la charge, les changements de direction, le temps de maintien et l'intensité d'utilisation.
Pendant le test, observez :
- Changements de la vitesse d'extension et de rétraction
- Fluidité lors du démarrage et du retour
- Rampement, vibration ou bruit anormal
- Hausse de température autour des joints et des zones de guidage
- Alignement de la tige et condition du film d'huile
- Suintement externe après un fonctionnement prolongé
Le nombre de cycles requis dépend de l'application. Un cylindre fréquemment utilisé nécessite un test plus long et plus représentatif qu'un cylindre utilisé uniquement de manière occasionnelle.
Quelques coups à vide à la température cible ne suffisent pas pour confirmer les performances à long terme à haute température.
Répéter le test de pression à chaud
L'huile hydraulique devient plus fluide à mesure que la température augmente, tandis que certains matériaux d'étanchéité peuvent se ramollir.
Le cylindre doit donc être testé à nouveau à sa pression de fonctionnement et à sa pression de preuve spécifiée pendant qu'il est chaud.
Augmenter la pression progressivement et inspecter :
- Tube du cylindre, base et soudures
- Tête de cylindre et joints statiques
- Ports et raccords hydrauliques
- Areas de tige et de guidage
- Extrusion ou déformation des joints
- Déformation anormale des composants
- Instabilité de la pression
Une charge soudaine doit être évitée car elle peut introduire un impact et masquer le comportement thermique réel du cylindre.
Effectuer un test de maintien de pression à chaud
Placer le cylindre en position de course spécifiée, appliquer la pression requise, isoler le circuit et enregistrer :
- Chute de pression
- Déplacement de la tige de piston
- Temps de maintien
- Température de l'huile et du cylindre
Si le cylindre se maintient normalement lorsqu'il est froid mais montre une plus grande perte de pression ou un mouvement lorsqu'il est chaud, les causes possibles incluent une augmentation des fuites entre le piston et le joint, une performance réduite des joints statiques, un jeu excessif en état chaud, ou une fuite dans le bloc de soupapes de test.
Le circuit de test doit être conçu pour minimiser les fuites de soupape. Sinon, la fuite de la soupape de contrôle peut être incorrectement identifiée comme une fuite du cylindre.
Mesurer les fuites internes
Un test de fuite interne vérifie si le joint du piston peut continuer à séparer les deux chambres du cylindre lorsque l'huile est chaude.
Déplacez le cylindre à la position spécifiée, appliquez une pression sur une chambre et mesurez l'huile s'échappant du port opposé.
La procédure de test doit clairement définir :
- Température de l'huile
- Pression de test
- Temps de maintien
- Position du cylindre
- Débit de fuite autorisé
Observer simplement si la tige du piston se déplace peut ne pas être assez précis.
Pour les cylindres avec des exigences strictes de maintien de charge ou de positionnement, utilisez un récipient gradué, un débitmètre ou un dispositif d'acquisition de données pour enregistrer le débit de fuite réel.
Inspecter les fuites externes
Après des cycles à haute température et des tests de pression, nettoyez le cylindre et inspectez tous les points de fuite possibles.
Faites particulièrement attention à :
- Joint de tige
- Connexions du sommet et de la bride du cylindre
- Ports et raccords hydrauliques
- Base du cylindre et soudures
- Interfaces de capteur
- Points de purge
- Positions de réglage de l'amortisseur
Un léger film de lubrifiant doit être distingué de l'érangement ou du goutte-à-goutte continu.
Enregistrez l'emplacement exact de la fuite, quand elle est apparue pour la première fois, et si le montant a augmenté avec la température ou le temps de fonctionnement. Un rapport indiquant seulement “fuite” ou “pas de fuite” a une valeur limitée pour l'amélioration du design.
Tester le rembourrage à température de fonctionnement
Les cylindres avec amortissement en fin de course doivent être testés à la vitesse de fonctionnement réelle et à la température de l'huile chaude.
Une viscosité d'huile plus basse peut modifier l'écoulement à travers les jeux et orifices d'amortissement. L'amortissement peut devenir trop faible et permettre un impact, ou une restriction excessive peut créer une forte contre-pression et chaleur additionnelle.
Observer :
- Course de l'amortisseur
- Vitesse de fin de course
- Pic de pression
- Bruit d'impact
- Augmentation de la température
- Libération de la zone d'amortissement
Le système d'amortissement doit réduire l'impact sans provoquer de restriction excessive, de renversement instable ou de génération de chaleur anormale.
Vérifier le mouvement à basse vitesse
Faire fonctionner le cylindre à sa vitesse de conception minimale et vérifier :
- Mouvement d'accrochage-décrochage
- Fluctuation de vitesse
- Démarrage difficile
- Rampement ou tremblement
- Choc de renversement
Une mauvaise performance à basse vitesse peut être causée par le frottement des joints, de l'air dans l'huile, un chargement latéral, l'usure des guides, ou une instabilité dans le circuit de contrôle hydraulique.
Le cylindre et le système hydraulique doivent donc être évalués ensemble plutôt que de traiter chaque problème de basse vitesse comme un défaut de joint.
Répéter le test après refroidissement
Après le test à haute température, laisser le cylindre refroidir naturellement à température ambiante.
Répéter les contrôles de mouvement, de maintien de pression, de fuite interne et de fuite externe.
Ceci peut révéler si les joints ont subi une déformation par compression, une déformation permanente, des dommages thermiques ou une perte d'élasticité.
Si nécessaire, démontez le cylindre et inspectez :
- Joints de tige et de piston
- Rings d'usure et composants de guidage
- Alésage du cylindre
- Surface de la tige du piston
- Rainures d'étanchéité
- Rings de protection
Recherchez des extrusions, des coupures, un durcissement, un brûlage, des rayures, une décoloration ou une usure anormale.
Enregistrer l'ensemble des données de test
Un rapport de test à haute température doit contenir des données mesurables plutôt que seulement des observations générales.
| Catégorie de test | Données principales à enregistrer |
|---|---|
| Température | Température du réservoir, de l'entrée, de la ligne de retour, du tube du cylindre et de la zone d'étanchéité |
| Pression | Pression de travail, preuve, tenue et pression de crête |
| L'heure | Durée de chauffage, de cycle, de maintien et de refroidissement |
| Mouvement | Vitesse, temps de course, nombre de cycles et comportement à basse vitesse |
| Fuite | Taux de fuite interne et emplacement de fuite externe |
| Déplacement | Mouvement de la tige pendant le maintien de pression |
| État | Bruit, vibration, amortissement, élévation de température et usure visible |
Les photos, les courbes de température, les courbes de pression et les enregistrements de fuites peuvent fournir des preuves utiles pour l'approbation des échantillons et la validation de la production.
Conclusion
Un test de pression à température ambiante à lui seul ne peut pas confirmer une performance fiable à haute température.
Un processus de validation complet devrait inclure une référence à température ambiante, un chauffage contrôlé, des cycles à haute température, des tests de pression, un maintien de pression, des mesures de fuites internes et externes, une évaluation de l'amortissement, des tests à basse vitesse et une inspection de refroidissement.
Ce n'est que lorsque le cylindre reste stable sous des conditions réalistes de température de l'huile, de pression, de vitesse, de charge et de cycle que ses joints, les jeux à chaud, le guidage, l'amortissement et le fluide hydraulique peuvent être considérés comme adaptés.
AiSoar Hydraulics peut développer des plans d'essai de cylindre hydraulique haute température selon les exigences de température, de pression, de vitesse, de fréquence de cycle et de maintien de charge du client. Les données d'essai clés peuvent être enregistrées pour soutenir l'approbation des échantillons et la vérification de production par lots.
