Six Raisons Pour lesquelles La demande de cuivre devrait monter en flèche

Cet article est paru dans Hydraulics & Pneumatics et a été publié ici avec autorisation.

Les environnements opérationnels et les exigences d’application des flexibles hydrauliques sont vastes et variés. Des chasse-neige pendant les hivers canadiens froids aux rouages intérieurs chauds des machines industrielles, les tuyaux hydrauliques remplissent un grand nombre de fonctions dont dépend le monde moderne.

Chacune de ces applications de tuyaux a un point commun : la défaillance n’est pas une option. Des flexibles peu fiables peuvent coûter des millions de dollars aux entreprises en temps d’arrêt sur des équipements critiques. Un tuyau défectueux sur un bus de transport en commun peut tordre des dizaines de navetteurs pendant des heures. Pire encore, une défaillance du tuyau peut blesser gravement les opérateurs et les travailleurs. Pour ces raisons, les tuyaux hydrauliques sont loin d’être une marchandise. Ils sont responsables de l’exploitation sûre d’innombrables applications dans le monde entier, et étant donné la différence de toutes ces applications, tous les tuyaux ne devraient pas être identiques.

La performance du tuyau dépend fortement de la composition du caoutchouc, des normes selon lesquelles ce caoutchouc a été formulé et de la capacité de cette formulation à fournir les performances nécessaires à une application spécifique. La formulation du caoutchouc peut être le facteur le plus important dans la performance du tuyau, mais il y en a d’autres.

Les flexibles hydrauliques sont disponibles dans une variété de formulations et de types pour répondre à tous les besoins de conception des applications hydrauliques exigeantes d’aujourd’hui.

Exigences sur les tuyaux

Bien que différentes applications aient des exigences différentes, les caractéristiques de performance générales d’un tuyau donné se divisent généralement en plusieurs catégories: température, flexibilité, résistance aux intempéries, résistance à l’abrasion et durabilité.

Température. Les flexibles hydrauliques peuvent faire face à une gamme de températures dans leurs environnements d’exploitation. Dans de nombreux systèmes hydrauliques, la demande accrue de puissance, de vitesse et de débit a entraîné une hausse des températures du système. Des débits plus élevés augmentent la friction, entraînant des températures de fluide plus élevées. Les tuyaux d’aujourd’hui doivent résister à ces températures plus chaudes.

Flexibilité. C’est une mesure de la force nécessaire pour plier un tuyau et est importante pour plusieurs raisons. Premièrement, les tuyaux doivent être suffisamment flexibles pour répondre aux critères de conception de l’OEM et pouvoir se plier et s’adapter à des espaces compacts. Deuxièmement, la flexibilité est importante pour les problèmes ergonomiques. Un technicien d’assemblage qui achemine des flexibles à travers le châssis d’un véhicule, par exemple, pourrait devenir fatigué si les flexibles sont extrêmement difficiles à plier. Enfin, si un équipement nécessite un tuyau pour se déplacer pendant le fonctionnement, ce tuyau doit avoir la bonne flexibilité tout en maintenant sa durabilité.

Résistance aux intempéries. Les tuyaux hydrauliques sont souvent exposés à la lumière directe du soleil ou à l’ozone. L’exposition continue à ces conditions dégrade les composés de caoutchouc, ce qui peut entraîner des fissures dans les tuyaux qui n’ont pas été formulés avec une protection contre les intempéries à l’esprit.

Résistance à l’abrasion. Une fois en service, les flexibles entrent régulièrement en contact avec d’autres pièces d’équipement ou avec des risques environnementaux. Le frottement ou le grattage continu contre d’autres surfaces érode le couvercle du tuyau, ce qui peut entraîner de la corrosion ou de la fatigue dans les couches de renforcement du tuyau et une éventuelle défaillance du tuyau. Par exemple, les tuyaux hydrauliques des équipements forestiers brossent régulièrement les bûches et les branches d’arbres. Étant donné que l’abrasion est le mode de défaillance le plus courant pour les tuyaux, une résistance élevée à la déchirure est essentielle.

Durabilité. Une longue durée de vie est importante pour les tuyaux hydrauliques, en particulier dans les applications où les temps d’arrêt dus à un tuyau cassé peuvent coûter des millions de dollars en pertes. La longévité est souvent fonction de la capacité du tuyau à résister à des pressions élevées, la pression dynamique étant la plus difficile. Dans les applications où la pression monte et descend continuellement, la fatigue entraîne des défaillances. Ces applications d’impulsion nécessitent des tuyaux en composés durables qui résistent à la fatigue.

Les fournisseurs de caoutchouc testent leurs matériaux pour s’assurer qu’ils répondent à des spécifications exigeantes. Ici, le caoutchouc est testé en stretch.

La formulation est la clé

Chacune de ces caractéristiques du tuyau est influencée par ce qui entre dans le caoutchouc à partir duquel le tuyau est fabriqué (la formulation), ainsi que par la façon dont le tuyau est construit. Les composés de caoutchouc peuvent contenir de 5 à 30 ingrédients et chacun joue un rôle spécifique.

Plusieurs normes de l’industrie permettent d’assurer un niveau de performance minimum dans les flexibles hydrauliques (SAE et ISO, par exemple), mais elles fournissent simplement une base de référence. Les fabricants de tuyaux dotés de formulations de caoutchouc avancées et d’une expertise en construction peuvent aider les OEM à obtenir des performances de tuyaux qui vont au-delà des normes de l’industrie, ce qui contribue à augmenter la longévité et la disponibilité.

La formulation de caoutchouc pour un ensemble particulier d’attributs de performance peut être délicate. Par exemple:

  • Une chimie qui confère au caoutchouc un niveau de flexibilité souhaité peut réduire la résistance à l’abrasion.
  • Les spécifications qui exigent un certain niveau spécifique de dureté du caoutchouc peuvent ne pas répondre à une résistance élevée à la déchirure.
  • Un mélange de polymères qui permet à un tuyau de résister à des températures élevées peut être incompatible avec certains fluides du système ou fluides hydrauliques.

Trouver le bon équilibre chimique et polymère pour une application de tuyau critique est important; cela nécessite un haut niveau d’expertise et d’expérience en formulation, ainsi que le bon processus de développement.

Même lorsqu’une formulation est correcte, un tuyau n’est aussi bon que les matériaux à partir desquels il est fabriqué. C’est pourquoi l’approvisionnement et l’approvisionnement en matières premières sont essentiels à la qualité des tuyaux. Les bons fabricants de tuyaux savent exactement d’où viennent leurs matières premières et si leurs fournisseurs leur envoient systématiquement des matières premières de haute qualité. Ils contrôlent également étroitement leurs processus de fabrication et ont des programmes de traçabilité rigoureux. Grâce à la traçabilité, les fabricants peuvent identifier les défauts de production ou d’approvisionnement après une panne de tuyau et, espérons-le, éviter des défaillances similaires à l’avenir.

Obtenir le bon mélange

Les caractéristiques de performance et la qualité des matières premières sont importantes, mais la meilleure formulation de caoutchouc ne se limite pas aux propriétés chimiques qui en découlent.

Lorsqu’un tuyau a besoin d’attributs de performance spécifiques, les OEM doivent travailler en étroite collaboration avec un fabricant de tuyau; cela peut faire toute la différence. Avec les besoins de performance et l’intention d’application de l’OEM en main, un fabricant devrait être en mesure d’adapter une formulation de caoutchouc et une construction de tuyau à partir de zéro pour obtenir les bonnes performances.

Par exemple, les fabricants de tuyaux haut de gamme travaillent en étroite collaboration avec les clients pour fournir des tuyaux répondant à des besoins d’application spécifiques. Le processus commence généralement par l’examen des besoins des clients et le développement de prototypes en petits lots pour s’assurer que le caoutchouc aura les attributs de performance appropriés. Après que les tests de durée de vie accélérés dans les laboratoires du fabricant ont vérifié les performances, le client teste le tuyau sur le terrain pour s’assurer qu’il résiste aux conditions réelles. Une fois le bon mélange déterminé, la production à grande échelle peut être accélérée en utilisant des matériaux de source approuvés pour mettre les tuyaux entre les mains du client lorsqu’ils sont nécessaires.

C’est un processus rigoureux et valable. Les flexibles hydrauliques doivent fournir des performances sûres et fiables dans des conditions de plus en plus sévères dans une multitude d’applications importantes à travers le monde. Il n’y a pas de place pour le compromis.

Christopher Schwab est chef de produit principal pour les produits de tuyaux et raccords hydrauliques en caoutchouc d’Eaton, et Aaron Clark est directeur de la science des matériaux et chimiste en chef chez Eaton.

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