Produit de niche il y a quelques années seulement, les roulements à billes en céramiques (ou « hybrides ») deviennent de plus en plus courants. Quels sont leurs avantages et comment exploiter leur potentiel ?
Qu’est-ce qu’un roulement hybride ?
Dans le langage courant ces roulements sont fréquemment appelés « roulements hybrides ». Ce terme indique que les bagues intérieures et extérieures sont en acier à roulement et que seuls les éléments roulants sont en céramique.
Cette céramique n’a évidemment rien à voir avec une céramique ménagère ou décorative: elle n’est ni fragile,ni cassante. Bien au contraire: la plus part des fabricants utilisent une céramique plus ‘robuste’ que l’acier à roulement: le nitrure de carbone (Si3N4 ).
Vous trouverez dans le tableau ci-dessous la comparaison de leurs principales caractéristiques.
Propriétés acier roulement – céramique roulement
Quand les utiliser ?
Vous pouvez envisager leur utilisation lorsque vous rencontrez l’une des conditions de fonctionnement suivantes:
– Passage de courant : la céramique est un excellent isolant. Le roulement à billes ou rouleaux en céramiques aura une résistance supérieure aux roulements isolés électriquement par revêtement spécial.
– Vitesses élevées : la combinaison d’une faible densité, d’un faible coefficient de friction et d’un faible coefficient d’expansion des éléments roulants en céramiques permet aux roulements hybrides de tourner à très hautes vitesses.
– Lubrification limite : les coefficients de friction et d’adhésion céramique/acier sont bien inférieurs aux coefficients acier/acier. Les roulements hybrides sont donc bien moins sensibles aux films d’huile défaillants ou limites que les roulements standard.
– Usure par des particules solides : la dureté du Si3N4 est très élevée: elle est supérieure à celle de la plus part de particules solides. En conséquence, ces particules seront broyées par les billes ou rouleaux en céramique du roulement.
– Durée de vie de la graisse réduite : la durée de vie de la graisse dans un roulement hybride sera de minium 2 fois celle du roulement standard équivalent graissé à vie. Dans certains cas favorables les fabricants parlent d’un facteur 10.
– Corrosion : la céramique est insensible à la corrosion. Certains fabricants l’utilise en combinaison avec des bagues en Inox pour proposer une solutions résistante à le corrosion.
– Vibrations à l’arrêt : l’usure abrasive ( les experts parleront de « False Brinelling » ou « faux effet Brinelling ») sera bien moindre avec des billes en céramique.
Pour quelles applications types ?
Ce type de roulement est proposé principalement dans les applications suivantes:
– Moteur de tractions
– Moteur électrique
– Moteur de voiture
– Broche de machines outils
– Pompe et compresseur (lubrifié par le fluide transporté)
– Eolienne
– Roue ou pédalier de vélo
Pour quels types de roulements ?
Les familles de roulement disponibles en version hybrides varient fortement d’un fabricant à l’autre. N’hésitez pas à en consulter plusieurs pour arriver à une sélection optimale.
De manière générale, on retrouve les familles suivantes:
– roulements rigides à billes de petites et moyennes dimension (diamètre d’arbre ≤ 180 mm, suivant les séries)
– les roulements à contacts obliques (de précision) de petite et moyenne dimension
– les roulements à rouleaux cylindriques de précision (gamme réduite)
Un investissement rentable ?
En règle générale et pour les gammes de stock, le prix d’un roulement hybride peut aller jusqu’à 10 fois le prix du roulement standard équivalent.
Dans le cadre des applications évoquées plus haut, l’investissement est souvent rentable vu l’interchangeabilité et les nombreuses améliorations techniques que la solution apporte. A vous ensuite de déterminer les conditions de travail de l’application et le coût de maintenance réel des roulements.
Si par contre vous ne trouvez pas votre roulement dans la gamme standard d’un fabricant, attendez vous à payer un prix encore bien supérieur.
Dans ce cas, le prix pour de petites quantités chez un fabricant généraliste risque d’être prohibitif. Tournez-vous alors vers un fabricant spécialisé.