Avez-vous déjà été confronté à des défaillances de systèmes hydrauliques ? Au cours des deux dernières décennies, j'ai remarqué que 60% des pannes de systèmes hydrauliques sont dues à des coupes sombres dans les tuyaux d'acheminement du fluide. Le bon tuyau hydraulique est plus qu'un simple composant.
Qu'est-ce qu'une conduite hydraulique ? Les conduites hydrauliques sont des supports pour le transport de l'huile hydraulique et la transmission de puissance de précision. Ils sont généralement fabriqués en tubes en acier de précision sans soudure et peuvent résister à des environnements à haute pression. Ils relient principalement des pompes, des vannes, des cylindres, des actionneurs, etc.
Vingt ans d'expérience dans l'industrie m'ont appris l'importance des conduites dans les systèmes hydrauliques. Quel que soit le degré de perfectionnement des cylindres, des valves et des pompes hydrauliques, leurs performances sont limitées par les conduites hydrauliques.
Comme le disent souvent les spécialistes des maladies cardiovasculaires, "votre vie dépend du plus fragile des vaisseaux sanguins" : "Votre vie dépend du vaisseau sanguin le plus fragile". Tuyaux hydrauliques sont semblables aux vaisseaux sanguins du corps humain, et il en va de même dans le domaine de l'hydraulique. Les conduites du système hydraulique ne jouent pas un rôle de soutien, mais déterminent le succès ou l'échec du système.
Quel type de tuyau est utilisé pour l'hydraulique ?
Si vous avez déjà vu un système hydraulique mal fonctionner parce qu'on n'avait pas choisi la bonne canalisation, j'ai vu des lignes de production entières s'arrêter parce qu'on n'avait pas utilisé le bon matériau.
Les tuyauteries des systèmes hydrauliques doivent être principalement des tuyauteries structurelles sans soudure. Les tubes en acier au carbone étirés à froid sont les plus populaires. Par rapport aux tuyaux soudés, les structures sans soudure sont plus stables et plus sûres. Bien que les tuyaux soudés soient relativement peu coûteux, les extrémités soudées sont susceptibles de se fissurer sous haute pression, ce qui constitue un risque pour la sécurité.
En 2018, j'ai visité un petit fabricant de machines au Viêt Nam. Ils utilisaient des tuyaux hydrauliques dont les matériaux étaient mal assortis. Après un demi-mois d'utilisation, les raccords ont éclaté, provoquant des fuites dangereuses et des temps d'arrêt coûteux. Choisir le bon tuyau n'est pas seulement une question technique, mais aussi une question de sécurité et de coût.
Quels sont les 2 types de grades de tuyaux qui peuvent être utilisés pour la tuyauterie hydraulique ?
Dans les applications réelles, certains fabricants économisent de l'argent sur les tuyaux et provoquent des pannes d'équipement. Par exemple, dans un environnement à haute pression, un tuyau de qualité inférieure est choisi, ce qui entraîne la défaillance de l'ensemble du système hydraulique.
Il existe deux catégories principales de tuyaux hydrauliques :
Tube de précision en acier sans soudure étiré à froid (tels que ASTM A179/A179M ou EN 10305) et les tuyaux hydrauliques à haute pression (tels que ASTM A519 ou EN 10297).
La première offre une cohérence dimensionnelle précise pour les applications standard, tandis que la seconde offre une excellente résistance à la haute pression pour les systèmes de plus de 5 000 PSI.
Par exemple, je comprends :
Pour les machines agricoles, dont la plupart ont une pression inférieure à 4 000 PSI, l'utilisation d'un système de précision permet de réduire les coûts. tubes sans soudure étirés à froid est suffisante. Les tolérances de haute précision garantissent une installation correcte. Une surface intérieure lisse peut réduire la résistance.
Mais pour les équipements de construction lourds, il est recommandé d'utiliser des conduites hydrauliques plus résistantes à la haute pression. Ces conduites nécessitent davantage d'étapes de traitement et des tests rigoureux. Elles garantissent une plus grande précision des dimensions et une plus grande résistance mécanique. Elles sont plus chères, mais leur utilisation est sûre, leur taux de défaillance est faible et elles permettent d'économiser de l'argent à long terme.
Il existe des différences significatives dans le processus de production des tubes de différentes qualités. Les tuyaux de précision standard sont généralement formés à l'aide de la technologie de l'étirage à froid, en s'appuyant sur des moules pour étirer le métal afin d'atteindre la taille cible ; les tuyaux de qualité haute pression nécessitent des procédures de traitement plus complexes, y compris le relâchement des contraintes et divers processus de traitement thermique, afin d'optimiser la microstructure du matériau.
De nombreux acheteurs négligent également la clé d'une certification positive des matériaux. Je rappelle généralement aux clients qu'ils peuvent demander à l'usine de fournir un certificat d'usine, et que les tuyaux hydrauliques de précision doivent avoir un certificat IATF 16949. Il existe en effet de nombreux produits de qualité inférieure sur le marché, et j'ai vu trop de tuyaux contrefaits avec des spécifications falsifiées arriver sur le marché. Par exemple, j'ai été en contact avec un grand fabricant d'équipements qui a dû rappeler un lot de 50 appareils en raison de problèmes avec les tuyaux fournis par le fournisseur pendant le fonctionnement réel.
En outre, l'environnement est également un facteur à prendre en compte lors de la sélection des matériaux. Les exigences immédiates en matière de pression ne sont pas élevées, mais si l'équipement doit rester dans un environnement corrosif pendant une longue période, la résistance à la corrosion doit être améliorée.
Quelle est la différence entre un tuyau hydraulique et un tube ?
Le débat tuyau contre tuyau revient dans presque tous les projets pour lesquels je suis consultant. Le mois dernier, un client a insisté pour utiliser tous les tuyaux pour une excavatrice mobile, puis s'est demandé pourquoi le système ne cessait de tomber en panne.
Les conduites hydrauliques sont des tubes métalliques rigides qui offrent une capacité de pression et une durabilité maximales pour les applications fixes, tandis que les tuyaux hydrauliques sont des conduits flexibles fabriqués à partir d'élastomères et de renforts qui permettent le mouvement entre les composants. Les tuyaux offrent une meilleure capacité de pression et une plus grande longévité, tandis que les flexibles permettent l'articulation de la machine et l'isolation des vibrations.
Lors de la conception d'un système hydraulique, la sélection des tuyaux durs et souples doit prendre en compte de multiples facteurs. J'ai participé à la conception de systèmes hydrauliques, de la simple machine agricole à l'équipement d'ingénierie à forte charge, et j'ai développé une méthode pratique de prise de décision.
Lorsque le système présente des exigences élevées en matière de capacité de pression, de stabilité du débit ou de durée de vie, les tuyaux rigides constituent généralement un meilleur choix. Leur structure rigide permet de maintenir l'étanchéité du système dans des conditions de pression, de température ou de vibration élevées, réduisant ainsi le risque de fuite. Cela peut se comprendre comme suit : Les conduites hydrauliques rigides sont comme le tronc principal d'un système, fournissant des canaux stables et efficaces pour le transport des fluides.
Le tuyau joue le rôle de "joint mobile" dans le système hydraulique. Le tuyau peut être utilisé comme un joint pour permettre aux différentes parties de l'équipement mécanique de fonctionner. Par exemple, entre un tracteur et ses accessoires, ou entre la cabine et la flèche d'une excavatrice. Cette combinaison avec le tuyau permet de mieux coopérer avec l'équipement mécanique.
Pour plus d'informations sur les tuyaux hydrauliques, veuillez vous référer à "Les tuyaux hydrauliques expliqués
Dans la conception des systèmes hydrauliques, il existe une différence significative de structure entre les tuyaux et les flexibles. Les conduites hydrauliques standard intègrent une structure en acier sans soudure. L'épaisseur de la paroi de l'ensemble du tuyau est uniforme et cohérente. Les tuyaux hydrauliques sont des structures composites stratifiées, généralement composées de trois couches : un tube intérieur en caoutchouc synthétique, une couche de renforcement intermédiaire (tresse métallique ou couche en spirale) et une couche de protection extérieure.
Les tubes de précision peuvent supporter des pressions plus élevées, certains d'entre eux pouvant résister à des pressions de travail supérieures à 700 bars. Par ailleurs, sa paroi intérieure lisse réduit considérablement la résistance du fluide, minimisant ainsi les pertes d'énergie et les problèmes de production de chaleur. L'excellente conductivité thermique apportée par les matériaux métalliques permet de dissiper la chaleur et de refroidir l'huile hydraulique.
Bien entendu, les tuyaux ont aussi leurs propres avantages. Une bonne flexibilité leur permet d'absorber efficacement les vibrations mécaniques et les fluctuations de pression, protégeant ainsi les composants clés tels que le corps de la pompe. Dans les équipements complexes, l'avantage de la flexibilité de l'installation des tuyaux est évident et, dans de nombreux cas, il permet un remplacement rapide sur site sans nécessiter d'outils spéciaux.
Des décennies d'expérience sur le terrain m'ont appris que les meilleurs systèmes utilisent les deux composants de manière stratégique. Un client du secteur manufacturier a réduit ses demandes de garantie de 30% après que nous ayons repensé son système pour utiliser des tuyauteries rigides pour les lignes de pression principales et des tuyaux de haute qualité uniquement lorsque la flexibilité était absolument nécessaire.
Quelle est la finition standard des tuyaux pour l'hydraulique ?
Lors d'une visite d'usine sur le terrain, les tuyaux hydrauliques sont fréquemment rouillés. La cause du problème n'est pas le matériau, mais les défauts du processus de traitement de surface, ce qui entraîne une capacité antipollution insuffisante du tuyau.
La surface intérieure doit être lisse et présenter une rugosité de surface (＜1,6um). Cela permet de réduire la résistance du fluide. Le traitement de la surface extérieure des tuyaux hydrauliques est généralement galvanisé, phosphatation, peinture par pulvérisation et décapage à l'acide pour prévenir la corrosion.
Les ingénieurs négligent souvent la valeur réelle du processus de traitement de surface des tuyaux du système hydraulique. Même des différences de traitement de surface de l'ordre du micron peuvent affecter la fiabilité et les performances de l'ensemble du système hydraulique.
Lorsque le traitement de la paroi intérieure n'est pas conforme aux normes, une série de réactions en chaîne se déclenche :
- Les performances de la dynamique des fluides se détériorent et des turbulences apparaissent.
- L'efficacité de la transmission de l'énergie du système est considérablement réduite
- L'accumulation de chaleur par frottement provoque une augmentation anormale de la température de l'huile
- Les défauts de surface microscopiques deviennent des points d'accumulation de contaminants
- Le risque de corrosion localisée est fortement accru
L'obtention d'une finition interne idéale des tubes hydrauliques nécessite une série d'étapes de traitement délicates. Après l'étirage ou le laminage, les tubes hydrauliques de haute qualité sont soumis à un processus de nettoyage rigoureux. Les tubes spéciaux doivent également être traités par décapage ou polissage mécanique afin que la paroi interne atteigne le meilleur état possible.
La méthode de traitement de la surface extérieure des tubes doit être déterminée en fonction des besoins réels. S'il se trouve dans un environnement intérieur à température constante, il suffit d'un simple nettoyage et d'un traitement à l'huile antirouille. Cela garantit la sécurité du stockage et facilite l'installation ultérieure.
Mais dans des conditions de travail plus sévères, comme la galvanisation, c'est un bon choix. Il peut mieux faire face aux environnements corrosifs généraux. Si les conditions de travail sont particulièrement difficiles, il faut envisager un revêtement en résine époxy.
Au cours du processus d'usinage de précision, le traitement de l'extrémité du tube est particulièrement critique. Toutes les incisions doivent être planes et d'équerre, et les bords doivent être soigneusement ébavurés. Cela permet d'assurer l'étanchéité des pièces de raccordement et d'éviter que des contaminants ne pénètrent dans le tuyau pendant l'assemblage. J'insiste souvent auprès de l'équipe sur le fait que la fiabilité des systèmes hydrauliques se reflète souvent dans la maîtrise de ces détails.
Conclusion
Les conduites hydrauliques sont les héros des coulisses. Lors du choix, vous devez tenir compte du niveau de pression, des conditions de travail réelles et des conditions environnementales. Que vous choisissiez des tuyaux en acier sans soudure ou des tuyaux flexibles, le bon matériau et la bonne qualité sont des facteurs importants pour déterminer la stabilité du système.
