Guide de sélection des joints toriques en nitrile (NBR) et en fluorocarbure (FKM) pour les machines industrielles courantes

Le caoutchouc nitrile (NBR), connu commercialement sous le nom de Buna-N, et l’élastomère fluorocarboné (FKM) sont des matériaux fondamentaux dans le domaine des joints industriels. Leur choix est essentiel pour garantir la fiabilité et l’efficacité des machines dans des secteurs tels que la fabrication, l’automobile et les équipements lourds. Le NBR est un copolymère d’acrylonitrile et de butadiène, sa résistance aux huiles étant proportionnelle à sa teneur en acrylonitrile —généralement comprise entre 18 % et 50 %. Cette structure lui confère une excellente résistance aux huiles, graisses, carburants et fluides hydrauliques à base de pétrole (désignation ASTM D1418). Sa plage de température de fonctionnement est généralement de -40 °°C à +120 °C, bien que des grades spécialement formulés puissent étendre cette plage. Le NBR offre également une bonne résistance à la traction, une faible déformation rémanente sous compression et une bonne résistance à l’abrasion, ce qui en fait un joint polyvalent économique pour les pompes, les cylindres, les tiges de vanne et les systèmes hydrauliques.

Le FKM, quant à lui, est un polymère d’hydrocarbure fluoré. Ses liaisons carbone-fluor exceptionnelles confèrent une résistance remarquable aux hautes températures (utilisation continue jusqu’à 200 °C, utilisation ponctuelle jusqu’à 230 °C), à un large éventail de produits chimiques (y compris les acides, les carburants et les lubrifiants agressifs), ainsi qu’une excellente résistance à l’ozone et aux rayons UV. Les types courants de FKM comprennent les grades A, B, F et GLT, chacun étant spécifiquement conçu pour assurer une compatibilité avec certains fluides et une flexibilité à basse température.

Le choix entre NBR et FKM suit un arbre décisionnel structuré :

1. Compatibilité avec le fluide : consulter les tableaux de résistance chimique. Le NBR gonfle en présence de certains esters et cétones ; le FKM est généralement inerte vis-à-vis des hydrocarbures et de nombreux composés organiques, mais peut être attaqué par l’eau chaude, la vapeur et certaines amines.

2. Profil de température : Prendre en compte à la fois la température de fonctionnement continue et les cycles thermiques. Le FKM est obligatoire pour les applications à haute température prolongées.

3. Pression et activité dynamique : Les deux matériaux se comportent bien aussi bien en application statique que dynamique, mais le FKM offre une meilleure résistance au tassement sous compression à haute température.

4. Normalisation : Des normes telles que l’AS568 définissent les dimensions, tandis que les normes relatives aux matériaux, comme la SAE J515 (AS326 pour certains composés en FKM, AS018 pour le NBR), spécifient les propriétés des compositions. Un kit de joints toriques organisé selon les numéros « dash » de l’AS568, contenant à la fois des joints en NBR et en FKM, constitue un équipement essentiel pour la maintenance.

En pratique, un système hydraulique dans une usine de fabrication située aux États-Unis pourrait utiliser des joints en NBR pour ses circuits d’huile minérale, mais passer à des joints en FKM pour une boucle de fluide caloporteur à haute température. En Inde et en Indonésie, où les températures ambiantes et l’humidité sont élevées, les registres de maintenance des équipements montrent qu’un passage des joints en NBR aux joints en FKM pour les joints de pompe critiques peut prolonger les intervalles de service de 300 %, réduisant ainsi sensiblement le coût total de possession, malgré le prix unitaire plus élevé des joints en FKM. Une conception adéquate de la garniture —garantissant une compression suffisante (généralement de 15 à 25 %), un remplissage volumétrique adéquat et une finition lisse —est tout aussi cruciale que le choix du matériau pour éviter l’extrusion, l’érosion localisée (nibbling) ou la défaillance en spirale.