Un cylindre hydraulique peut fonctionner normalement lorsque la machine est froide, mais commencer à fuir après que l'équipement a fonctionné pendant un certain temps.
De l'huile peut commencer à apparaître autour du joint de tige de piston, la force du cylindre peut diminuer, ou le système peut ne plus maintenir la pression aussi efficacement qu'il le faisait lors du fonctionnement à froid. C'est un problème courant dans les équipements hydrauliques fonctionnant en été ou dans des conditions de fonctionnement intensif continu.
Une température d'huile élevée n'est pas toujours la seule cause de fuite. Dans de nombreux cas, la chaleur rend simplement les problèmes existants plus visibles, tels que des joints usés, des jeux internes excessifs, de l'huile hydraulique inadaptée, des tiges de piston endommagées, un chargement latéral ou des fluctuations de pression anormales.
Pour résoudre le problème correctement, il est nécessaire de déterminer si la fuite est externe ou interne et d'identifier pourquoi la température de l'huile hydraulique continue d'augmenter.
L'huile hydraulique devient plus fluide à mesure que la température augmente
La viscosité de l'huile hydraulique diminue à mesure que la température de l'huile augmente.
Lorsque l'huile devient plus fluide, elle peut passer plus facilement à travers de petits jeux autour des joints de piston, des joints de tige, des composants de guidage et des vannes hydrauliques.
Lors du fonctionnement à froid, une huile de plus haute viscosité peut temporairement compenser une usure mineure des joints ou des jeux de composants excessifs. À mesure que le système chauffe, l'huile devient moins résistante à l'écoulement et les chemins de fuite existants deviennent plus significatifs.
Cela peut entraîner :
- Des suintements d'huile autour de la tige de piston
- Une force de cylindre réduite
- Changements dans la vitesse du cylindre
- Temps de maintien de pression plus court
- Augmentation des fuites internes
Pour cette raison, un cylindre qui fuit uniquement lorsqu'il est chaud n'a pas nécessairement un nouveau problème. La chaleur peut simplement révéler une usure ou des dommages déjà présents.
Les températures élevées modifient la dureté et l'élasticité des joints
Les cylindres hydrauliques utilisent couramment des joints fabriqués à partir de polyuréthane, de caoutchouc nitrile, de caoutchouc fluorocarboné, de PTFE ou d'autres matériaux techniques.
Chaque matériau a des limites de température, des caractéristiques de dureté et une compatibilité différentes avec les fluides hydrauliques.
Lorsqu'il est exposé à des températures dépassant sa plage de fonctionnement appropriée, un joint peut ramollir, gonfler, durcir, rétrécir ou perdre de son élasticité.
Si le joint devient trop mou, le bord d'étanchéité peut ne plus maintenir un contact stable avec la tige du piston ou le cylindre. Sous haute pression, le matériau du joint peut également être forcé dans le jeu entre les composants, entraînant une extrusion, une coupure, une déchirure ou une déformation permanente.
Une exposition prolongée à des températures élevées peut également provoquer un affaissement de compression. Une fois cela arrivé, le joint peut ne pas retrouver sa forme d'origine même après que la température de l'huile soit revenue à la normale, donc la fuite continue.
L'expansion thermique modifie les jeux d'étanchéité
Le tube du cylindre, le piston, la tige du piston, le manchon de guidage, le chapeau du cylindre, les joints et les bagues d'usure réagissent tous aux variations de température.
Parce que ces composants peuvent utiliser différents matériaux, dimensions et structures, ils ne s'étendent pas toujours au même rythme.
Les variations de température peuvent altérer les jeux réels entre :
- Le piston et le cylindre
- La tige du piston et le manchon de guidage
- Le joint et sa rainure
- La bague d'usure et la surface de support
Si un jeu devient plus grand, l'huile hydraulique peut passer plus facilement à travers la zone d'étanchéité.
Si un jeu local devient trop petit, la friction peut augmenter. Cela crée une chaleur supplémentaire autour du bord d'étanchéité et peut accélérer l'usure du joint.
Les fuites à haute température ne sont donc pas seulement un problème de matériau de joint. Elles peuvent également être liées aux tolérances du cylindre, à la conception du guide, à l'état de la bague d'usure et aux dimensions de la rainure du joint.
Les joints usés fuient plus facilement avec de l'huile chaude
Les bords de joint s'usent progressivement lors du fonctionnement normal.
À mesure que l'usure augmente, la pression de contact du joint diminue. Lorsque l'huile est froide et relativement épaisse, une usure mineure peut ne pas provoquer de fuite visible.
Lorsque l'huile chauffe et devient plus fluide, elle peut passer plus facilement à travers la surface d'étanchéité usée. Un petit problème de suintement à froid peut donc devenir une fuite notable pendant le fonctionnement continu.
Si le joint présente déjà des fissures, des coupures, des zones durcies, des bords manquants ou une déformation permanente, la seule réduction de la température de l'huile ne résoudra pas complètement le problème.
Le joint doit être inspecté et remplacé, mais la raison des dommages prématurés doit également être identifiée.
Les dommages au tige de piston augmentent les fuites à l'état chaud
La tige de piston reste en contact continu avec le joint de tige, donc son état de surface affecte directement la fuite externe.
Des rayures, de la corrosion, des piqûres, des fissures dans le chrome, des bosses ou une rugosité de surface incorrecte peuvent empêcher le joint de tige de maintenir un film d'huile stable.
Lorsque l'huile devient plus chaude et plus fluide, elle peut circuler plus facilement le long des rayures ou des défauts de surface et s'échapper par le joint de tige.
Le chargement latéral de la tige, le pliage ou un alignement incorrect du cylindre peuvent également provoquer une usure plus rapide d'un côté du joint que de l'autre. Une haute température accélère encore ce processus d'usure.
Lors du remplacement d'un joint de tige, la surface de la tige de piston, le jeu de guidage, l'alignement du cylindre, les axes de montage et les douilles doivent également être vérifiés. Sinon, un nouveau joint pourrait commencer à fuir à nouveau après une courte période de fonctionnement.
Les fluctuations de pression augmentent le stress des joints
Pendant le fonctionnement continu, une extension et une rétraction rapides, des changements de direction fréquents, des impacts de charge et une contre-pression de ligne de retour peuvent provoquer des fluctuations de pression à l'intérieur du cylindre.
Lorsque de fortes températures d'huile et des pics de pression se produisent ensemble, les joints ramollis ont plus de chances de se déformer ou d'être extrudés.
Le risque devient plus grand lorsque :
- Les dégagements de rainures de joint sont trop grands
- Les bagues d'usure ou les composants de guidage sont usés
- La contre-pression de retour est excessive
- Le soupape de décharge est mal réglée
- Le système connaît des pics de pression anormaux
Certains cylindres ne fuient pas de manière continue sous une pression stable. Au lieu de cela, la fuite devient plus évidente lors des démarrages, des changements de direction, des arrêts brusques ou des variations rapides de charge.
Dans ces cas, le circuit hydraulique et les conditions de pression doivent être vérifiés ensemble avec les joints de cylindre.
L'huile oxydée ou contaminée endommage les surfaces d'étanchéité
L'huile hydraulique s'oxyde plus rapidement lorsqu'elle fonctionne en continu à haute température.
L'huile dégradée peut former des boues, du vernis, des dépôts ressemblant à du carbone ou d'autres contaminants. Ces matériaux peuvent s'accumuler autour des lèvres de joint, des surfaces de tige, des rainures de joint et des passages hydrauliques.
Les particules métalliques, la poussière et d'autres contaminants durs peuvent également agir comme abrasifs, rayant à la fois les joints et les surfaces métalliques.
Si de l'eau pénètre dans le système hydraulique, une température élevée peut contribuer à l'émulsification de l'huile et à la corrosion interne. Les tiges de piston et les alésages de cylindre corrodés peuvent endommager à plusieurs reprises de nouveaux joints, entraînant des fuites récurrentes.
Par conséquent, le remplacement des joints doit être associé à une inspection de l'état de l'huile, du système de filtration, du respirateur, du réservoir et du niveau de contamination.
Quelle est la différence entre une fuite externe et interne ?
Une fuite externe peut généralement être observée directement.
Des exemples courants incluent l'huile autour du joint de tige, de la tête de cylindre, des joints statiques, des ports hydrauliques, des raccords, des tuyaux, des soudures ou des connexions filetées.
Une fuite interne se produit à l'intérieur du cylindre hydraulique. L'huile peut passer du côté haute pression du piston vers la chambre opposée à travers le joint piston.
Le cylindre peut rester sec à l'extérieur, mais l'équipement peut éprouver une force réduite, une vitesse instable, une mauvaise tenue de pression ou une dérive du cylindre.
Les deux types de fuites peuvent augmenter à mesure que la température de l'huile monte. Cependant, le diagnostic de la dérive du cylindre et de la fuite interne nécessite des tests séparés et ne doit pas être jugé uniquement par l'huile visible autour du cylindre.
Comment doit-on inspecter une fuite à l'état chaud ?
Lorsqu'un cylindre hydraulique fuit après s'être réchauffé, comparez ses performances à froid et à chaud avant de le démonter.
Vérifiez la température réelle de l'huile, la classe de viscosité de l'huile hydraulique, le lieu de la fuite, la surface de la tige, le temps de service du joint, la pression de travail, la contre-pression de retour et l'installation du cylindre.
Nettoyez l'extérieur du cylindre avant de faire fonctionner à nouveau l'équipement. Cela facilite la détermination si l'huile provient du joint de tige, de la tête de cylindre, de la connexion du port, du tuyau, du raccord ou d'un autre composant à proximité.
Si une fuite interne est suspectée, effectuez un test de maintien de pression ou un test de fuite interne dans des conditions contrôlées.
Comment peut-on réduire les fuites du cylindre hydraulique à haute température ?
Réduire les fuites en état chaud nécessite à la fois de contrôler la température de l'huile et de corriger les problèmes existants du cylindre.
Utilisez une classe de viscosité d'huile hydraulique adaptée à la température ambiante et aux conditions d'exploitation réelles. Le volume du réservoir, le refroidisseur, le flux d'air, la filtration et la capacité de dissipation de chaleur doivent également être adaptés à un fonctionnement continu.
Pour les équipements fonctionnant régulièrement à des températures élevées, sélectionnez des matériaux de joint compatibles avec le fluide hydraulique et adaptés à la fois aux températures d'huile continues et de pointe.
La tige de piston, les bagues d'usure, les manchons de guidage, les rainures de joint et les jeux de composants doivent également être inspectés. Le chargement latéral, la contamination, la contre-pression excessive et les pics de pression doivent être corrigés.
Installer simplement un joint plus dur ou augmenter la compression du joint ne résout pas toujours les fuites. Une compression excessive peut accroître la friction, la génération de chaleur et l'usure du joint.
Conclusion
Les cylindres hydrauliques fuient plus facilement lorsque l'huile chauffe car la viscosité de l'huile diminue, les propriétés du joint changent, les jeux de composants se déplacent et l'usure existante ou les dommages de surface deviennent plus significatifs.
La fuite en état chaud est donc souvent le résultat de plusieurs facteurs liés plutôt que d'un seul joint défaillant.
Une inspection complète doit prendre en compte la température de l'huile, la viscosité de l'huile, l'état du joint, la qualité de la tige de piston, l'alignement du cylindre, les jeux internes, la contamination, les fluctuations de pression et le circuit hydraulique.
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