Roulements à billes en métal, en polymère ou en céramique : lequel choisir et quand ?

Choisir le bon matériau pour les roulements à billes n'est pas toujours facile. Le présent article résume brièvement l'essentiel, à savoir si le choix doit se porter sur des roulements à billes en métal, en polymère ou en céramique et quand choisir lequel.

Limites des roulements à billes métalliques

Les roulements à billes en métal sont surtout utilisés dans la plupart des applications de génie mécanique classique. Ils occupent la première place en termes de volume de ventes dans le monde et conviennent à une multitude d'applications de génie mécanique. Ces roulements se heurtent toutefois à leurs limites dès que les exigences vont au-delà de la capacité de charge et de la vitesse. Dans des secteurs tels que le secteur alimentaire ou la technique médicale par exemple. Dans ces domaines, ce sont des propriétés telles que l'aptitude au contact alimentaire ou l'utilisation possible en salle blanche qui priment. Les fabricants des équipements doivent souvent présenter à cet effet une certification alimentaire en vertu de la norme européenne 10/2011 ou du FDA (la Food and Drug Administration US-américaine).

Le polymère et ses avantages

L'avantage des polymères réside dans la grande diversité des matériaux. Face à des applications extrêmement variées, l'utilisateur a le choix entre différents polymères de base présentant des caractéristiques convenant à une application précise. C'est ainsi que des polymères de base tels que le POM, le PP, le PEEK ainsi que d'autres se sont imposés au cours des années passées. Les roulements à billes en polymères peuvent être utilisés pour les secteurs et les applications suivantes :
 

• Secteur alimentaire (avantage : contact avec les produits alimentaires)
• Technique médicale (avantage : conformité aux exigences du FDA)
• Industrie chimique (avantage : résistance aux produits chimiques)
• Industrie textile (avantage : pas d'adhérence de la poussière et de la saleté)
• Vide / températures élevées (avantage : pas de destruction du lubrifiant)
• Applications spéciales telles qu'IRM ou détecteurs de métaux (avantage : absence de métal)

Déjà insensibles à la corrosion et résistants à la chaleur, les roulements à billes en polymères xiros peuvent aussi être utilisés dans des environnements chimiques. Ils permettent de réduire les frais d'entretien des installations et des machines et d'en augmenter la fiabilité. Les roulements à billes en polymères fonctionnent en effet à sec, avec peu de frottement. Nos roulements à billes xiros n'ont donc pas non plus besoin de graissage. Cela permet de réduire la résistance au roulement à un minimum. Pourquoi ? Les billes n'ayant pas à vaincre la résistance du lubrifiant, elles ont un couple de décollement nettement moins élevé.
 Marcus Semsroth, Responsable de la gamme de roulements à billes xiros, à propos des roulements à billes en métal et en polymère :

 « Pour garantir des propriétés de roulement à peu près comparables, les roulements à billes en métal ont besoin de plus d'attention de la part de l'utilisateur. Sans un graissage chronophage, qui est aussi coûteux en matériel, les roulements en métal rouillent, ils se déforment ensuite en raison du frottement et provoquent une immobilisation des équipements dans le pire des cas. Utiliser des roulements à billes en polymères permet aux ingénieurs d'éviter ces problèmes. »
 
Ce qui ne veut pas dire que les roulements à billes en polymères ne se heurtent pas non plus à leurs limites. Des vitesses de rotation supérieures à 5 000 tours par minute ne peuvent par exemple être réalisées que sur une courte durée, les polymères se déformant plus rapidement que le métal à des vitesses de rotation plus élevées en raison de la chaleur dégagée. Les roulements à billes en métal ont une longueur d'avance pour les vitesses élevées et l'absorption de fortes charges. La variante métallique s'impose avec sa combinaison dureté et élasticité.

135 billions de mouvements dans notre propre laboratoire de tests

Oui, les roulements à billes en métal arrivent en tête dans ces disciplines mais le progrès technologique dans le domaine des roulements à billes permet de changer la donne. Dans quelle mesure ? igus fait depuis toujours de la recherche fondamentale et dispose d'un laboratoire de tests où quelque 135 billions de cycles de tests sont effectués tous les ans. Y sont examinés les coefficients de frottement et les taux d'usure mais aussi le comportement face à la corrosion par exemple.