La contrainte thermique : les matériaux utilisés pour les roues des chariots industriels
Certains secteurs industriels sont caractérisés par les ainsi-dits milieux « rigoureux », ayant des températures extrêmement hautes ou basses.
Dans ces domaines, où le microclimat est extraordinaire, il faut accorder la plus grande attention à la « contrainte thermique ».
Nous faisons explicite référence aux matériaux, notamment aux roues industrielles, voir aux roues pour hautes température, et à leur résistance dans de milieux difficiles.
Conditions microclimatiques dans le domaine industriel
Les conditions microclimatiques dans les milieux de travail varient en fonction de plusieurs facteurs :
- Cycle de production (usinages réalisés à températures particulières) ;
- Caractéristiques environnementales (lieux de travail souterrains, de haute mer, etc.) ;
- Caractéristiques de la structure des lieux de travail (matériaux de construction, propriétés thermiques, etc.) ;
- Installations dotées de fonctions de surveillance des conditions climatiques (ventilateurs, climatiseurs, etc.).
Effets du choc thermique sur les matériaux
Toute variation brutale de la température peut causer des gradients élevés de température desquels découlent plusieurs niveaux de déformation et, par conséquent, de tension. Si ces tensions dépassent les valeurs de seuil, la rupture des matériaux peut survenir.
La capacité de Résistance au Choc Thermique (RST) est définie par la formule
RST= σ κ/ E α (10.33)
La résistance au choc thermique est directement proportionnelle à la résistance, à la rupture et à la conductivité thermique. Cela veut dire que plus élevée est la conductivité thermique et plus grande est la capacité du matériau de disperser la chaleur en réduisant le gradient de température.
La résistance au choc thermique est inversement proportionnelle au module de Young – toute augmentation de ce dernier entraînant des tensions majeures, à parité de déformation – et au coefficient de dilatation – toute augmentation de ce dernier accroit les déformations dues aux variations de température.
Les matériaux métalliques et le verre ont des valeurs de résistance au choc thermique élevées à cause de la grande conductivité thermique des premiers, et du réduit coefficient de dilatation du deuxième. Grâce aux progrès technologiques, plusieurs résines aux capacités spécifiques de résistance ont été fabriquées, également et en particulier pour les roues pour hautes températures.
Matériaux pour roues pour hautes températures
Les matériaux composant les roues industrielles et leurs montures sont normalement adéquats à une utilisation à température « ambiante » (de 0 °C à +40 °C).
Pour les applications aux températures inférieures ou supérieures, il faut veiller aux matériaux choisis pour les roues et montures.
Les matériaux particulièrement adéquats à l’utilisation dans les milieux rigoureux sont :
- le caoutchouc siliconé,
- la résine thermodurcissable,
- la fonte mécanique,
- le polyamide 6 renforcé de fibre de verre.
Dans cet article il est possible de consulter les caractéristiques spécifiques des roues industrielles adaptées aux différents domaines.
Conclusions
Pour obtenir une résistance efficace au choc thermique il convient de bien choisir le matériau de fabrication des outils utilisés dans les milieux rigoureux (aux températures extrêmement chaudes ou froides) parmi lesquels les roues industrielles.