Dommages dus à la fatigue

Lorsqu’un roulement « rend l’âme » au bout d’un certain temps malgré un choix, une lubrification et une manipulation corrects, il s’agit très probablement d’un dommage dû à la fatigue. Le dommage de fatigue survient lorsque la durée de vie d’un roulement est atteinte. Même en cas de charges plus importantes, il est possible qu’un dommage de fatigue classique se produise après un certain temps. L’expérience montre que les dommages causés aux roulements par une lubrification insuffisante ou un montage incorrect sont beaucoup plus fréquents.

La détérioration par fatigue la plus courante est sans doute celle au contact des corps roulants, qui résulte de la répétition des contraintes entre les corps roulants et les pistes du roulement. La fatigue au contact des roulements se caractérise par des modifications de la structure de la matière qui peuvent être visualisées sur une coupe. En outre, les dommages causés par la fatigue au niveau du contact des roulements entraînent la formation de fissures sous la surface et l’éclatement du matériau à la surface, également appelé écaillage (spalling ou flaking en anglais). L’écaillage du matériau des roulements caractérise donc les dommages dus à la fatigue. Il existe deux types de dommages par fatigue : la fatigue initiée en profondeur (Subsurface initiated fatigue) et la fatigue initiée en surface (Surface initiated fatigue).

En ce qui concerne la fatigue en profondeur, il convient de mentionner l’hypothèse de la contrainte de cisaillement de Lundberg et Palmgren, qui fournit une explication pour ce type de dommages. En fonction du matériau, de la charge appliquée, de la température, de la pureté du matériau et de sa structure, des modifications au sein de la matière et des microfissures se forment. Ces fissures s’élargissent ensuite au point d’atteindre la surface et de provoquer des éclatements du matériau en surface. Les éclatements de matière qui en résultent sont généralement parallèles à la surface.

Les taches grises sont un type de fatigue induite en surface, qui peut être considéré comme un précurseur des éclatements et des fissures. Son nom est tout un programme, car cette microfissure apparaît dans une teinte grisée sur les composants du roulement concerné. Elle se caractérise par des éclats plats, minuscules et nombreux. Ces taches grises apparaissent lorsqu’un roulement est soumis à une charge trop faible et que les éléments se mettent à glisser. Il est possible d’éviter ces glissements, à condition que les corps roulants soient soumis à une charge minimale de 0,01 C (roulements à billes) et de 0,02 C (roulements à rouleaux). En général, plus les charges sont élevées et plus l’état de lubrification est mauvais, plus les fissures sur le roulement peuvent être importantes.

Les taches grises ont non seulement un impact négatif sur la durée de vie du roulement, mais aussi sur les bruits émis par le roulement. En outre, la présence de taches grises entraîne une perte de matière, une détérioration du profil et, en fin de compte, des augmentations ponctuelles de la pression non loin de la surface. Les taches grises favorisent la formation de piqûres. On peut donc dire qu’il y a d’abord des taches grises, qui se développent ensuite en éclatements et finalement en fissures.

Les dommages aux roulements peuvent être détectés à temps en déterminant et en mesurant les fréquences vibratoires. Cela se fait à l’aide d’une analyse des vibrations qui doit être combinée à une surveillance de la température afin de détecter très tôt les dommages des roulements. La détection précoce des dommages aux roulements permet de planifier les temps d’arrêt et de réparation des machines. Les fabricants de roulements comme NTN proposent des appareils adaptés à l’analyse des vibrations et du conseil en tant que prestation de service.