1. Conclusion

Joint torique l'expression courante « 70 degrés, 80 degrés, 90 degrés » fait généralement référence à une dureté Shore A de 70, 80 et 90, soit la dureté du caoutchouc. Plus la valeur est élevée, plus le matériau est dur et plus sa résistance à l'extrusion est importante ; cependant, la force d'assemblage augmente, l'élasticité diminue et le rebond à basse température se dégrade. Par conséquent, une dureté élevée pour un joint torique n'est pas forcément synonyme de meilleure qualité.

La logique générale de sélection des ingénieurs est la suivante :

70A : priorité par défaut. Convient à la plupart des joints statiques, aux applications conventionnelles à huile, eau, pneumatiques et aux opérations de maintenance générale. L'avantage du joint 70A réside dans un équilibre optimal entre élasticité, facilité d'assemblage, conformité de la surface d'étanchéité et applicabilité générale.

80A : compromis intermédiaire. Lorsque le 70A présente un risque d'extrusion légèrement évident sous pression, un jeu de rainure ou un léger grignotage de bord, mais que vous ne souhaitez pas non plus la force d'assemblage excessive, le frottement et la perte de rebond à basse température que le 90A apporte, le 80A peut être envisagé.

90A : priorité à la résistance à l'extrusion. Convient aux hautes pressions, aux grands jeux d'extrusion, aux systèmes hydrauliques ou aux conditions où des opérations de morsure/extrusion/grignotage se sont déjà produites, mais le 90A ne doit pas simplement être considéré comme « plus avancé », car il est plus exigeant en matière de rainure, de chanfrein, de lubrification de l'assemblage et d'étanchéité initiale à basse température.

Le Shore A est un système d'essai de dureté par indentation. La norme ASTM D2240 explique clairement que cet essai mesure la profondeur d'indentation d'un matériau pressé dans des conditions spécifiées. Il s'agit d'un indicateur de contrôle empirique, et il ne peut être assimilé à une performance mécanique unique. Autrement dit, un matériau 90A n'a pas une résistance à la traction « 30 % supérieure à celle d'un matériau 70A » ; il s'agit simplement d'un degré de dureté plus élevé.

2. Tableau comparatif 70A, 80A, 90A

Ce tableau nécessite une précision supplémentaire : la comparaison doit porter sur des matériaux identiques. Les performances des NBR 70A, FKM 70A, EPDM 70A et VMQ 70A diffèrent : la compatibilité avec les fluides, la plage de températures, la déformation rémanente à la compression et les performances à basse température dépendent du matériau. La dureté n’est qu’un paramètre parmi d’autres.

3. Pourquoi le 70A est-il le plus courant ?

la valeur fondamentale de 70A est « l'équilibre ».

Un joint torique ne repose pas sur le principe « plus on serre, mieux c'est » pour assurer l'étanchéité ; son étanchéité repose sur la déformation par compression après installation pour générer la pression de contact initiale, puis se renforce sous l'effet de la pression du fluide. Le matériau des joints toriques Trelleborg recommande les valeurs typiques de compression initiale suivantes : application dynamique de 6 à 20 %, application statique de 15 à 30 %. Ceci démontre qu'un joint torique doit avant tout pouvoir se comprimer, s'adapter et reprendre sa forme initiale, et non pas uniquement viser une dureté élevée.

les avantages du 70A comprennent :

Facile à assembler: L'assemblage manuel, l'assemblage par lots et le remplacement pour maintenance sont tous plus pratiques, car ils ne provoquent pas facilement de rayures, d'éraflures ou de torsions dues à une dureté excessive.

Bonne élasticité et bonne conformabilité : Plus tolérant aux petites rugosités de surface, aux fluctuations dimensionnelles des rainures et aux non-uniformités des brides.

Étanchéité à basse pression et au démarrage plus fiable : De nombreux systèmes à basse pression, en phase de démarrage et de changement de température ont besoin que le joint torique compte sur son propre rebond pour maintenir l'étanchéité, et 70A est généralement plus avantageux.

Rebond à basse température relativement meilleur : Pour un même matériau, la dureté augmente, l'élasticité à basse température tend à paraître moins favorable ; lorsque la récupération élastique et la variation de déformation rémanente par compression sont en transition près de la zone de transition vitreuse, l'effet sur la capacité d'étanchéité du joint torique est particulièrement critique.

Par conséquent, à moins d'une limitation explicite de pression, d'extrusion, d'usure ou de structure, 70A est généralement le point de départ par défaut en ingénierie.

4. Quand choisir 80A ?

la dureté 80A est une dureté de transition très précieuse, mais souvent négligée.

Applicable au choix de 80A :

le modèle 70A présente un léger risque d'extrusion des bords sous pression ; le jeu de la gorge est légèrement plus important, mais il n'est pas encore nécessaire de passer au modèle 90A ou à l'utilisation d'une bague de renfort ; la pression du système est moyenne à élevée ; les retours clients font état de défauts tels que « morsure, grignotage, bavure, extrusion dans le jeu » sur le modèle 70A ; il est toujours souhaité conserver une certaine conformité d'assemblage, une bonne élasticité et un faible rebond ; l'assemblage est trop difficile ou le frottement dynamique entraîne une usure prématurée.

Le guide de conception d'Apple Rubber fournit un exemple intuitif : sous une pression de 1 000 psi et avec un jeu total de 0,016 pouce, le point de dureté 70 Shore A se situe dans une zone instable, nécessitant une dureté accrue, l'ajout d'une bague de renfort ou une réduction du jeu ; tandis que le point de dureté 80 Shore A, sur le même diagramme, se situe dans une plage acceptable. Ceci démontre que 80 Shore A n'est pas une spécification extrême, mais un compromis technique très pratique entre 70 Shore A et 90 Shore A.

5. Quand choisir 90A ?

l'objectif principal du 90A n'est pas « d'assurer une meilleure étanchéité », mais de mieux résister à l'extrusion.

Sous pression, le joint torique est poussé vers le côté basse pression. Si le jeu d'accouplement est trop important ou la pression trop élevée, le caoutchouc risque d'être comprimé, ce qui peut entraîner des éraflures, des fissures, des déchirures et, à terme, une fuite. Apple Rubber indique clairement les méthodes courantes pour prévenir l'extrusion des joints toriques sous pression : augmenter leur dureté, utiliser une bague de renfort, réduire le jeu de diamètre et diminuer la pression du système.

Applicable au choix de 90A :

Hydraulique haute pression ; différentiel de pression important ; paire auxiliaire cinématique avec jeu d'extrusion relativement important ; joint torique de petite section supportant une pression relativement élevée ; le mode de défaillance sur site est clairement l'extrusion, le mordillement, le grignotage, plutôt que le vieillissement, la dissolution ou la déformation permanente par compression ; la dimension de la gorge ne peut pas être modifiée et une bague de support est peu pratique ; nécessite l'utilisation d'une bague de support pour une fiabilité à pression encore plus élevée.

Mais le coût de la norme 90A est également évident :

La force d'assemblage augmente sensiblement ; risque accru de coupure ou de grattage lors de l'assemblage ; nécessité d'un meilleur chanfrein d'entrée et d'une meilleure lubrification ; sensibilité accrue à la dimension de la rainure, à la rugosité de surface et au taux de compression ; diminution du rebond à basse température et de la marge d'étanchéité initiale ; augmentation des risques de frottement, d'usure et de génération de chaleur dans le joint dynamique.

Le document de Trelleborg indique que le degré de compression d'un joint torique est influencé par la pression initiale, le matériau, la dureté, le diamètre intérieur et la section transversale, et présente la courbe de déflexion sous charge de compression du NBR 70 Shore A par rapport au NBR 90 Shore A ; le graphique montre clairement que plus la dureté est élevée, plus la charge de compression requise est importante, c'est-à-dire plus la force d'assemblage et la résistance à la compression sont élevées.

6. Ne laissez pas la « pression » déterminer à elle seule la dureté

De nombreux clients demandent : « Quelle pression utilise 70 ? Quelle pression utilise 90 ? »

La pression seule ne suffit pas à répondre à cette question. L'extrusion d'un joint torique dépend au minimum des facteurs suivants : pression ou différentiel de pression ; jeu d'extrusion ; dimension de la section transversale du joint torique ; structure de la gorge ; matériau ; dureté ; étanchéité statique ou dynamique ; température ; présence ou non d'une bague d'appui ; présence ou non de pulsations de pression.

Le document d'Apple Rubber indique clairement que la limite d'extrusion d'un joint torique est déterminée conjointement par le jeu diamétrale sous pression et la dureté du matériau ; lorsque l'intersection de la pression et du jeu se situe dans une zone dangereuse, il faut augmenter la dureté, utiliser une bague de renfort ou réduire le jeu.

Pression de travail de référence de Trelleborg pour les usages généraux Joints toriques cela reflète également ce point : sans bague de support, les applications statiques courantes sont généralement de quelques MPa à environ 10 MPa, selon le matériau, la section transversale et le jeu ; après l’utilisation d’une bague de support, la capacité de résistance à la pression peut être considérablement augmentée ; les applications dynamiques alternatives sans bague de support ont une capacité de pression plus limitée.

Une formulation plus précise serait donc :

7. Processus de sélection de la dureté

Étape 1 : Choisissez d’abord le matériau, puis la dureté.

Commencez par évaluer les médias et la température :

Huiles minérales et hydrauliques : NBR, HNBR et FKM courants. Eau chaude, vapeur, liquide de frein et fluides polaires : EPDM courant. Huiles haute température, carburants et produits chimiques : FKM et FFKM courants. Basses températures, air et conditions particulières : VMQ, FVMQ ou NBR/FKM spécifiques aux basses températures peuvent être envisagés.

Les données de Trelleborg montrent également que la plage de température et la flexibilité à basse température des différents élastomères varient considérablement ; par exemple, le FVMQ et le VMQ présentent une meilleure flexibilité à basse température, tandis que la capacité à basse température du FKM, du HNBR et du NBR dépend toujours de leur formule spécifique.

Ne dites pas simplement « J'ai besoin d'un joint torique à 70 degrés ». Il faut préciser le matériau simultanément.

Exemples d'expressions correctes : Joint torique NBR 70 Shore A. Joint torique FKM 75 Shore A. Joint torique EPDM 70 Shore A. Joint torique HNBR 90 Shore A.

Deuxième étape : Examiner la pression et le jeu d'extrusion

Si la pression est faible, le jeu est faible, joint statique, aucun risque d'extrusion évident, privilégier 70A.

Si la pression augmente ou si le jeu est important, il convient d'abord de considérer :

La dimension de la rainure est-elle correcte ? Peut-on réduire le jeu d'extrusion ? Peut-on ajouter une bague de renfort ? Est-il nécessaire de passer de 70A à 80A ? Faut-il impérativement utiliser du 90A ?

Sous haute pression, l'ajout d'une bague de renfort offre souvent une meilleure stabilité qu'une simple augmentation de la dureté. En cas de pression bidirectionnelle, il est particulièrement recommandé d'utiliser des bagues de renfort des deux côtés afin d'éviter toute extrusion due à un changement de sens d'installation ou de pression.

Troisième étape : Examiner les conditions d'assemblage

Si l'assemblage sur site du client est manuel, que la rainure présente des bords tranchants, qu'elle n'est pas lubrifiée, qu'elle nécessite des filetages ou des alésages croisés, le risque 90A augmentera considérablement.

Points clés d'inspection d'un joint torique haute dureté : y a-t-il un chanfrein d'entrée ? Les bavures sont-elles éliminées ? Y a-t-il une lubrification d'assemblage ? Le joint traversera-t-il des arêtes vives, des rainures de clavette, des filetages ou des trous d'huile ? Un manchon d'assemblage est-il nécessaire ? Le joint pourrait-il se tordre, rouler ou s'étirer excessivement ?

Le document de Trelleborg souligne également qu'une conception correcte de la rainure peut éviter d'endommager le joint et de provoquer une défaillance d'étanchéité ; la position d'assemblage du joint torique nécessite un chanfrein d'entrée et un congé.

Étape 4 : Examiner l’étanchéité à basse température et au démarrage

Dans des conditions de basse température, le choix de la dureté doit être plus prudent.

À matériau égal, le matériau 90A présente généralement un rebond plus lent à basse température. Pour les équipements nécessitant un démarrage à froid, un démarrage à basse pression, des cycles de température, un arrêt et un redémarrage à basse température, il ne faut pas se fier uniquement à la dureté à température ambiante. Un rebond insuffisant à basse température peut entraîner une pression de contact insuffisante et, par conséquent, des fuites à froid.

L'ordre de priorité pour la sélection à basse température devrait être le suivant : choisir un matériau ou une formule dédiée adaptée à la basse température ; assurer un taux de compression raisonnable ; contrôler le jeu des rainures ; effectuer une vérification de la déformation rémanente à basse température ou du rebond à basse température si nécessaire.

8. Recommandations de sélection typiques

Joint statique conventionnel

Bride, bouchon, joint statique du corps de vanne, pression modérée, rainure standard, aucun risque d'extrusion évident :

Priorité 70A. Les raisons sont un bon assemblage, une bonne élasticité, une étanchéité initiale fiable à basse pression et une grande polyvalence d'achat.

Pneumatique conventionnel

La pression du système pneumatique n'est généralement pas élevée, l'accent étant davantage mis sur la réduction des frottements, l'assemblage et le rebond :

Priorité 70A. S'il s'agit d'une dynamique joint Pneumatique , 90A entraîne souvent au contraire des frottements inutiles et un risque d'usure.

Hydraulique générale

Pression moyenne à basse, rainure raisonnable, jeu contrôlé :

70A ou 80A. En cas de légère extrusion, de pulsation de pression ou de morsure de bord, il est possible de passer de 70A à 80A ou d'ajouter un anneau de renfort.

Hydraulique haute pression

Haute pression, différentiel de pression important, avec jeu d'extrusion :

80 A, 90 A ou 70 A/80 A + anneau de secours, il s'agit d'un contrôle spécifique du jeu de la rainure. Si le mode de défaillance est clairement une extrusion, l'utilisation d'un 90A est pertinente ; mais si la défaillance est due au vieillissement, au gonflement, à la déformation rémanente ou à une incompatibilité du fluide, le passage à un 90A ne résout pas le problème à la source.

Joint d'étanchéité basse température

Basse température, démarrage à froid, arrêt prolongé à basse température :

N'augmentez pas la dureté à l'aveuglette. Il est préférable de choisir un matériau ou une formule basse température ; la dureté ne doit généralement pas être trop élevée. On obtient généralement plus facilement une conformité initiale et un rebond fiables avec une dureté de 70A qu'avec une dureté de 90A.

Liquidation importante ou liquidation d'usure

Si le jeu d'accouplement du piston, du cylindre, de la tige de soupape ou de la bride est important :

Augmenter la dureté n'est qu'une méthode parmi d'autres. Une meilleure solution consiste généralement à : réduire le jeu, optimiser la rainure, ajouter une bague de renfort, puis envisager un 80A ou un 90A.

9. Version de l'ingénieur — Le mantra du jugement

On peut rapidement juger grâce à la logique suivante :

Aucun risque d'extrusion évident, première utilisation de 70A.

le 70A présente une légère extrusion ou une marge de pression insuffisante, utilisez le 80A.

Haute pression, grand jeu, défaut de mordant évident, alors utiliser 90A.

Basse température, basse pression, assemblage difficile, faible friction dynamique ne peuvent être résolus par la dureté, n'atteignent pas facilement 90A.

La dureté ne peut pas résoudre les problèmes d'incompatibilité des matériaux, d'erreur de rainure et de déformation rémanente par compression.

10. Points à prendre en compte lors des achats

Il ne faut pas se contenter de commander par ordre alphabétique de « 70 degrés » ou « 90 degrés ». Il est recommandé de vérifier au minimum les champs suivants :

Matériaux : NBR, FKM, EPDM, HNBR, VMQ, FFKM, etc. ; Dureté : par exemple 70 Shore A, 80 Shore A, 90 Shore A ; Normes dimensionnelles : GB, ISO 3601, AS568 ou dimensions non standard ; Tolérance de dureté : par exemple 70 ± 5 Shore A, selon le plan du fabricant ou les spécifications du matériau ; Couleur : noir, marron, vert, etc. (la couleur ne remplace pas la confirmation du matériau) ; Conditions : fluides, température, pression, étanchéité statique/dynamique ; Certifications : RoHS, REACH, FDA, UL, WRAS, rapports sur les matériaux, etc. ; Traçabilité des lots : certificat de conformité, certificat d’analyse, certification du matériau, rapports d’essais.

Points de risque liés à l'achat :

On ne peut pas considérer le NBR 70A et le FKM 70A comme des substituts équivalents. Ils ont la même dureté, mais leur résistance à l'huile, à la chaleur et aux produits chimiques, leur résilience à basse température et leur prix peuvent être très différents.

On ne peut pas supposer que le 90A soit nécessairement meilleur simplement parce qu'il est plus dur. Le 90A peut entraîner des difficultés d'assemblage, des fuites à basse pression, un rebond insuffisant à basse température ou un frottement dynamique excessif.

Lorsque le dessin du client indique « 70 », vérifiez qu'il s'agit de Shore A. La notation standard doit être « 70 Shore A » ou « 70 ShA ».

En cas de défaillance, ne vous contentez pas de modifier la dureté. Si un gonflement, une fissuration, un durcissement ou une déformation permanente se produisent, la cause est généralement liée au matériau, à la température, au milieu ou au niveau de compression, et non à la dureté.

11. Comment les équipes de vente doivent-elles répondre aux questions les plus fréquentes des clients ?

Un client demande : « Quelle est la différence entre 70 degrés et 90 degrés ? »

On peut répondre ainsi : le 70A est plus polyvalent, offre une meilleure élasticité et facilite l’assemblage ; il convient à la plupart des joints conventionnels. Le 90A est plus dur, principalement grâce à une meilleure résistance à l’extrusion, et convient aux applications haute pression ou avec un jeu important. Cependant, la force d’assemblage du 90A étant plus élevée, son rebond à basse température et son étanchéité peuvent être moins performants. Par conséquent, une dureté plus élevée n’est pas forcément synonyme de meilleure qualité, et il est généralement recommandé d’utiliser d’abord du 70A en l’absence de risque évident de fuite à haute pression.

Le client demande : « Une haute pression nécessite-t-elle nécessairement 90 degrés ? »

On peut répondre ainsi : pas nécessairement. L’étanchéité haute pression nécessite de prendre en compte simultanément la pression, le jeu de la gorge, la dimension de la section transversale et la présence ou non d’une bague d’appui ; l’acier 90A est plus résistant à l’extrusion, mais si le jeu de la gorge est trop important, se fier uniquement à une dureté accrue n’est pas fiable ; il faut généralement toujours une bague d’appui adaptée ou une gorge optimisée.

Un client demande : « Mon appareil d'origine à 70 degrés fuyait, est-ce que le passage à un modèle à 90 degrés pourrait fonctionner ? »

On peut répondre ainsi : il faut d’abord identifier la cause de la fuite. Si le bord du joint torique est déformé ou abîmé, le passage à un joint 80A ou 90A peut être une solution, ou l’ajout d’une bague de renfort. En cas de vieillissement, de gonflement, de déformation rémanente, de fissure ou d’un rebond insuffisant à basse température, l’utilisation d’un joint 90A ne sera pas forcément efficace et pourrait même aggraver le problème.

Le client demande : « Est-ce que 80 degrés sont nécessaires ? »

On peut répondre ainsi : oui, le 80A est un compromis entre le 70A et le 90A, adapté à une pression légèrement supérieure à la normale, en raison des risques d'extrusion, mais aussi parce qu'on ne souhaite pas que le 90A soit trop dur et que la force d'assemblage soit trop importante ; souvent, le 80A est plus stable que le passage direct au 90A.

12. Recommandation finale

Sélection conventionnelle : 70 Shore A. Il s'agit de la dureté standard de la plupart des joints toriques, prenant en compte l'étanchéité, l'élasticité, l'assemblage et le coût.

Risque de pression ou d'extrusion élevé : 80 Shore A. Il s'agit du compromis entre l'étanchéité générale et l'étanchéité anti-extrusion.

Haute pression, grand jeu, rupture d'extrusion nette : 90 Shore A. Mais il faut simultanément vérifier la rainure, la bague de support, le chanfrein, la lubrification, le rebond à basse température et la force d'assemblage.

Résumé : 70A assure la polyvalence et l'équilibre, 80A assure le compromis et la correction, 90A assure la résistance à l'extrusion ; plus la dureté est élevée, plus la résistance à l'extrusion est forte, mais l'élasticité, l'assemblage et le rebond à basse température en pâtissent.