Roulements céramiques pour hautes et très hautes températures

Les roulements céramiques haute vitesse pour hautes et très hautes températures sont indispensables dans tous les environnements où la température dépasse 120 °C. Si tu recherches le meilleur matériau pour des roulements à billes haute température ou des roulements traités (bonderisés), l’article ci‑dessous pourra certainement t’aider.

Dans les machines qui doivent fonctionner à des températures élevées ou très élevées, comme par exemple les fours de sidérurgie, les fours de traitement thermique ou les fours pour l’industrie alimentaire, le choix du type de roulement et d’une lubrification appropriée est d’une importance et d’une criticité fondamentales.

Les roulements en acier standard peuvent fonctionner jusqu’à environ 120 °C. Au‑delà, il est nécessaire de soumettre les bagues des roulements à un traitement thermique spécial, qui réduit toutefois la dureté de l’acier et, par conséquent, la capacité de charge du roulement. En général, des suffixes sont ajoutés aux références des roulements afin d’indiquer la température maximale de service admissible, par exemple :

Le suffixe S0 est omis du code des roulements, car il correspond à la fourniture standard. Les autres suffixes impliquent que le roulement n’est plus un standard et peuvent donc entraîner des difficultés d’approvisionnement ainsi que des coûts plus élevés.

Il est important de noter que les températures indiquées sont les températures maximales de service et non les températures ambiantes dans lesquelles le roulement doit fonctionner. Ces dernières doivent être inférieures, car, en fonctionnement, le roulement s’échauffe en raison des frottements internes.

Le lubrifiant devra lui aussi être adapté au niveau de température requis, de manière à conserver ses propriétés tribologiques aux températures les plus élevées. Cependant, plus la température maximale augmente, plus ces lubrifiants deviennent spécifiques et coûteux.

Enfin, dernier point mais non des moindres, les roulements stabilisés pour hautes températures présentent des capacités de charge qui peuvent être nettement inférieures à celles du roulement standard.

Le rêve de tout concepteur serait de disposer d’un roulement capable de fonctionner sur une large plage de températures sans recourir à des traitements spéciaux, c’est‑à‑dire restant un produit standard, et pouvant travailler même sans lubrification.

Les roulements entièrement céramiques à remplissage intégral sont la concrétisation de ce rêve.

Ces roulements présentent en effet les caractéristiques suivantes :

1. Ils sont fabriqués à partir de matériaux dont la résistance à la température figure parmi les plus élevées connues. L’oxyde de zirconium (ZrO2) peut fonctionner jusqu’à 500 °C ; le nitrure de silicium (Si3N4) jusqu’à 900 °C, tandis que le carbure de silicium (SiC) atteint une température maximale d’utilisation de 1400 °C.
2. Le coefficient de frottement des matériaux céramiques est inférieur à celui des aciers, ce qui réduit la génération de chaleur ; en pratique, la température ambiante maximale admissible est plus élevée, car le roulement génère moins de chaleur en fonctionnement.
3. Les matériaux céramiques sont plus durs que les aciers ; la zone de contact entre l’élément roulant et la piste de roulement est donc plus petite que dans un roulement en acier. Comme la génération de chaleur par frottement dépend de la taille de cette zone de contact, une surface plus réduite signifie moins de chaleur produite, ce qui permet de supporter des températures ambiantes plus élevées.
4. Les matériaux céramiques peuvent fonctionner sans lubrification, ce qui supprime le problème de la recherche de graisses spéciales pour les très hautes températures.
5. La conception à remplissage intégral permet d’éliminer tout élément étranger (comme une cage métallique ou polymère) et de maximiser ainsi les performances thermiques des matériaux céramiques.