Montage et emmanchement des bagues

Préparer le logement

Le logement remplit trois fonctions : il retient la bague par frottement, il lui impose sa géométrie (une bague à paroi mince épouse la forme de l’alésage dans lequel on l’emmanche) et il évacue la chaleur. Usinez-le en H7 et contrôlez la circularité autant que le diamètre : un alésage ovale ou conique donne une bague ovale ou conique. Cassez l’entrée par un chanfrein pour que la bague s’engage d’équerre : 15–20° sur 1 mm environ pour les bagues composites et bimétal enroulées, 1–2 mm × 45° pour le bronze usiné. Ébavurez et nettoyez l’alésage ; un copeau coincé sous un dos acier mince ressort en point haut dans l’alésage.

Le matériau du logement compte pour les bagues à paroi mince. L’aluminium et le plastique se dilatent davantage que le dos acier d’une bague composite : le maintien diminue à mesure que l’ensemble s’échauffe. Retenez le haut de la plage de serrage, une bague plus longue ou un arrêt mécanique (collerette, anneau d’arrêt ou goupille traversant le logement).

Le serrage : combien, et d’où il vient

Pour les bagues en bronze usiné, l’ISO 4379 fixe le système d’ajustement : le diamètre extérieur est fini en s6 jusqu’à Ø 120 mm et en r6 au-delà, le logement est en H7, et le serrage qui en résulte va de 18 à 59 µm à Ø 48 et de 43 à 101 µm à Ø 115. L’alésage est fini en E6 avant montage pour se refermer à environ H8 après emmanchement. Le tableau des dimensions bronze donne les écarts ainsi que le serrage et le jeu obtenus pour chaque plage de cotes, et le calculateur d’ajustement serré les fournit pour n’importe quel diamètre.

Pour les bagues enroulées, c’est le catalogue qui fixe le serrage, et non une classe de tolérance ISO : une bague en bronze enroulé JBM-090 de 12 mm de diamètre extérieur est fabriquée en surcote de +0,065 / +0,030 mm pour un logement 12 H7, et une bague PTFE JBM-10 de 55 mm de diamètre extérieur en +0,100 / +0,055. Les bagues enroulées sont fendues : elles s’emmanchent avec moins d’effort qu’un manchon massif de même serrage et comptent sur le logement pour refermer le joint ; le serrage est voulu et ne doit pas être réduit pour faciliter le montage.

De combien l’alésage se referme

Une bague à paroi mince se comporte comme un anneau : presque tout le serrage radial appliqué à l’extérieur réapparaît en réduction de l’alésage. Une bague enroulée avec 0,05 mm de serrage au diamètre se referme d’environ 0,05 mm à l’alésage ; c’est pourquoi les tableaux des dimensions indiquent l’alésage après montage et non l’alésage libre. Un manchon usiné épais se referme moins, parce que la paroi encaisse une partie de la déformation en contrainte de compression ; pour une paroi égale à 10 % de l’alésage, attendez-vous à retrouver 70 à 90 % du serrage à l’alésage, et vérifiez-le sur la première pièce.

Conséquence pour le concepteur : le jeu de fonctionnement est fixé par l’alésage après montage, pas par la bague à l’état libre, et la même bague donne moins de jeu dans un logement au bas de la tolérance H7 qu’en haut. Les colonnes de jeu des tableaux des dimensions donnent le mini–maxi de toute la chaîne de tolérances. Si votre fenêtre de jeu est plus étroite, spécifiez un alésage à finir après montage (bronze massif) ou un appariement sélectif.

Emmancher sans dommage

À la presse, jamais au marteau : le marteau met la bague de travers, replie le bord d’attaque d’une paroi mince et refoule la face d’extrémité d’un manchon en bronze. Utilisez une presse d’établi ou une presse hydraulique avec un mandrin étagé dont le pilote entre dans l’alésage avec 0,1 à 0,2 mm de jeu et dont l’épaulement appuie sur la face d’extrémité ; le pilote maintient la bague d’équerre et soutient une bague fendue pour que les bords du joint ne puissent pas se replier vers l’intérieur. Pour les bagues à collerette, appuyez sur la face de la collerette au moyen d’une plaque plane posée sur le mandrin, jamais sur le bord de la collerette. Orientez le joint d’une bague enroulée hors de la zone chargée, idéalement à 90° de celle-ci, et alignez tout trou ou rainure d’huile sur l’alimentation du logement.

Alignez la bague dans 0,02 mm sur sa longueur avant d’appliquer l’effort ; une bague qui part de travers rabote le logement et finit dans un alésage agrandi. Les grandes bagues en bronze peuvent être montées par contraction à la glace carbonique ou à l’azote liquide plutôt qu’à la presse, ce qui évite de rayer le logement ; chauffer le logement fonctionne pour les logements en acier et en fonte, mais pas pour une bague composite, dont la couche de PTFE ne doit pas dépasser sa limite de température. Un léger film d’huile sur l’alésage du logement facilite l’emmanchement du bronze et de l’acier ; n’en mettez pas dans l’alésage d’une bague composite, qui doit fonctionner à sec sauf indication contraire de la conception.

Contrôler l’alésage après montage

Mesurez l’alésage après emmanchement, dans le logement, en deux positions sur la longueur et à deux orientations : au vérificateur d’alésage ou au tampon, pas au pied à coulisse. Comparez avec l’alésage après montage du tableau des dimensions ou du plan. Un point dur à une extrémité signale un logement hors circularité ou une bague entrée de travers ; un alésage supérieur au tableau signale un logement en surcote, dans lequel la bague n’est pas pleinement serrée. Pour les bagues enroulées, l’ISO 3547-2 décrit le contrôle du diamètre extérieur dans une bague étalon et de l’alésage dans un logement d’essai ; un relevé au pied à coulisse à l’état libre n’est pas une mesure de réception.

Contrôlez ensuite l’arbre : dureté et état de surface conformes au matériau (voir le guide de sélection), et jeu par rapport à l’alésage après montage. Faites tourner l’arbre à la main ; il doit tourner librement, sans point dur, avant la mise en charge de la machine.

Réalésage et alésage en ligne après montage

Les bagues en bronze massif et en acier peuvent être finies après emmanchement, et pour une ligne de bagues sur un même arbre elles doivent l’être : emmanchez toutes les bagues, puis réalésez-les ou alésez-les en ligne ensemble, de sorte qu’elles soient coaxiales quelles que soient les tolérances des logements. Si c’est ainsi que vous procédez, commandez l’alésage avec une surépaisseur d’usinage (0,1 à 0,3 mm en général). Le bronze à plots de graphite tolère un léger réalésage ; gardez une passe faible pour ne pas étaler les plots.

Les bagues composites et bimétal ne se réusinent pas : la couche de PTFE ou de POM est mince et le revêtement en bronze fritté ne mesure qu’une fraction de millimètre. Si le jeu après montage n’est pas bon, c’est le logement ou l’arbre qui doit changer, pas la bague. Les bagues en bronze enroulé peuvent être légèrement calibrées seulement là où le plan le prévoit, car couper à travers les poches ou les trous leur retire leur capacité en lubrifiant.

Lubrification au montage

Bronze coulé et bimétal : remplissez les rainures ou les poches et enduisez l’arbre de la graisse ou de l’huile de service avant le premier démarrage. Bronze enroulé JBM-090 : remplissez les poches en losange de graisse ; JBM-092 : raccordez les trous traversants à l’alimentation du logement et amorcez-la. Composite POM JBM-20 : appliquez une graisse compatible sur toute la surface de glissement pour remplir les poches ; ce n’est pas une bague à sec. Composite PTFE JBM-10, bronze graphite et bronze fritté : montez à sec et propre ; l’huile sur une couche de PTFE est sans effet nuisible mais inutile, et en milieu poussiéreux la graisse se transforme en pâte abrasive.

Portez l’ajustement sur le plan : logement H7, classe du Ø extérieur de la bague ou surcote catalogue, alésage avant et après montage, classe de l’arbre, et si l’alésage doit être usiné après montage. Nous chiffrons d’après l’ajustement indiqué sur le plan.

Défauts de montage et leurs symptômes

Une bague qui sort de son logement en service avait trop peu de serrage, ou un logement qui se dilate plus qu’elle : contrôlez l’alésage et le matériau du logement, et ajoutez une collerette ou un dispositif de retenue. Un alésage trop serré après montage d’une bague à paroi mince signale un logement au bas de la tolérance H7 ou sous cote ; le remède est le logement, pas l’alésoir. Des bords évasés ou repliés viennent d’un chanfrein manquant ou d’un mandrin sans pilote. Des rayures sur le diamètre extérieur signalent une bague entrée de travers ou une bavure dans le logement. Une bague enroulée dont le joint se trouve dans la zone chargée présente une ligne d’usure au joint et une défaillance précoce ; réorientez-la. Une usure précoce sur une bague composite POM est presque toujours le signe d’une surface à poches non remplie au montage.