Première mondiale : l’inspection par ultrasons pour prévoir très précisément la durée de vie des roulements

 

Les inclusions non métalliques dans les chemins de roulement internes constituent un facteur important d'écaillage.

NSK est la première entreprise en 60 ans à réaliser une avancée significative dans les techniques de calcul de la durée de vie des roulements. Les utilisateurs finaux sont ainsi à même d’améliorer leur productivité et de renforcer la protection de l'environnement.

Certains ingénieurs seront peut-être surpris d'apprendre que les formules fondamentales utilisées pour calculer la durée de vie des roulements sont plus ou moins les mêmes que celles définies dans un rapport de 1962 de la Fédération internationale des associations nationales de normalisation (ISA), précurseur de l'Organisation internationale de normalisation (ISO). En 2023, plus de six décennies plus tard, NSK a beaucoup appris sur le calcul et la prévision de la durée de vie des roulements. Il est donc temps de reconsidérer les techniques d'évaluation de ce paramètre critique.

Le projet a débuté il y a une vingtaine d'années, lorsque NSK a constaté un écart croissant entre la durée de vie des roulements calculée selon la norme ISO et leur longévité réelle vérifiée par des essais d'endurance. Une étude plus détaillée a été lancée.

À l'époque, NSK a confirmé que la durée de vie de ses roulements était environ 20 fois supérieure à celle prévue par les normes ISO. Et aujourd'hui, en 2023, la durée de vie des roulements NSK peut être plus de 50 fois supérieure. La prudence est de mise, mais la longévité accrue des roulements permet d'améliorer l'efficacité de la production et de protéger l'environnement en réduisant la fréquence de remplacement et la quantité de déchets.



Diagramme de la méthode Micro-UT (inspection par ultrasons pour détecter les inclusions non métalliques).

Les recherches de NSK ont démontré que, dans des conditions de bonne lubrification, la composition et la qualité (quantité d'impuretés) de l'acier du roulement constituent un indicateur plus précis pour prévoir la durée de vie d'un roulement. Cependant, au fur et à mesure des recherches, les ingénieurs se sont rendus compte qu'une méthode d'évaluation basée sur la mécanique de la rupture pourrait fournir des informations plus pertinentes.

Le développement technologique a commencé par un projet d'innovation ouvert entre NSK et l'université de Kyushu. Ce projet s’est traduit par une méthode d'évaluation quantitative susceptible de déterminer les facteurs qui influent sur le processus de propagation des fissures dans un matériau et ce, dans quelle mesure. En associant la nouvelle méthode à une technique d'inspection par ultrasons qui scanne les inclusions non métalliques dans un grand volume d'acier, NSK a découvert qu’il était possible de prévoir la durée de vie de ses roulements avec une bien meilleure précision.



La taille et la quantité des inclusions non métalliques permettent de prévoir la durée de vie des roulements.

Avec la mise en œuvre de la méthode d'inspection par ultrasons Micro-UT, il est aujourd'hui possible d'inspecter plus de 3000 fois le volume d'acier par rapport aux méthodes de microscopie classiques en seulement 20% du temps. NSK a déjà mis en place ces systèmes d'essai innovants dans ses centres technologiques du monde entier.

Le catalogue actuel de l'entreprise comporte un très grand nombre de types de roulements, destinés à des applications et conditions d'utilisation par les clients également diverses. Pour permettre aux clients d’utiliser les roulements NSK en toute confiance, l’entreprise révise les charges dynamiques de base en tenant compte d'une marge de sécurité appropriée. Les clients peuvent être assurés que le processus d’actualisation se fera sur la base d'une méthodologie bien documentée, étayée par de nombreuses données empiriques. Toutes les valeurs modifiées se situeront dans les limites sécuritaires.

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