Les roulements NSK TL doublent la durée de vie des machines à papier
26/08/2020
Les roulements à rouleaux sphériques NSK en acier TL sont de plus en plus souvent adoptés dans l’industrie papetière car un nombre grandissant de fabricants de machines et d’usines à papier s’efforcent d’optimiser la durée de vie et le temps de fonctionnement.
Les roulements à rouleaux sphériques NSK de la série TL sont conçus pour les sections des machines à papier où règnent des températures élevées, dont notamment les cylindres sécheurs, les cylindres de calandre, les cylindres de toile et les cylindres de ventilation des poches. Ces roulements ont été développés en réponse à un problème spécifique : les fractures de bagues intérieures. Ce problème est fréquent sur les cylindres sécheurs (y compris les sécheurs de type Yankee) et les cylindres de calandre, où la vapeur traverse l’axe creux du cylindre pour le chauffer.
Ici, la portée d’arbre se dilate plus rapidement que le roulement, ce qui rend l’ajustement plus serré. A mesure de l’augmentation des contraintes tangentielles (force exercée de manière circonférentielle) des bague intérieures, des fissures peuvent commencer à apparaître.
Les températures élevées régnant dans les machines à papier posent également d’autres problèmes aux roulements. Par exemple, la présence de chaleur diminue la viscosité du lubrifiant, ce qui réduit la durée de vie du roulement, tandis qu’un fluage indésirable est susceptible de compromettre la stabilité dimensionnelle.
Sans doute une procédure de démarrage lente (par élévation progressive de la température) est à même d’éviter ces problèmes, à même d’éviter ces problèmes, mais l’opération peut prendre plusieurs heures et les usines à papier ne peuvent pas se permettre des pertes de production et de revenus. La solution réside au contraire dans un choix judicieux de roulements.
Pour contrer les effets de la température, NSK a analysé le mécanisme de fracture de la bague intérieure et mis en place une méthode d’évaluation de la résistance qui a conduit ensuite au développement de spécifications TL propriétaires. Le type d’acier utilisé dans ces roulements est cémenté grâce à une méthode de traitement de surfaces spéciale permettant d’obtenir à la fois une grande dureté superficielle du chemin de roulement et une excellente stabilité dimensionnelle sous hautes températures. Fait important, la résistance de la bague intérieure est suffisamment augmentée pour mieux résister aux contraintes tangentielles, même à des températures pouvant atteindre 200°C.
La résistance des bagues intérieures conformes aux spécifications TL est supérieure à celle de pièces en acier bainitique et la dureté superficielle de la surface de roulement, à celle des surfaces de roulement en acier bainitique ou en acier cémenté. Ces facteurs sous-tendent la capacité des roulements TL à assurer une longévité plus importante lorsqu’ils sont utilisés sur des calandres, des rouleaux de guidage ou des rouleaux de lissage par exemple.
On citera le cas d’une importante usine à papier confrontée à des problèmes avec ses cylindres de calandre, où de multiples fissures commençaient à apparaître sur les bagues intérieures des roulements à rouleaux. Frustrée par jusqu’à 12 défaillances annuelles se traduisant par un excès de temps d’arrêt machine et de maintenance, l’usine a invité l’équipe d’ingénieurs experts NSK à examiner et résoudre le problème, Un examen exhaustif de l’application a été entrepris dans le cadre du Programme à Valeur Ajoutée AIP de NSK.
Les spécialistes NSK ne tardèrent pas à découvrir que les roulements sphériques utilisés dans le cylindre de calandre n’étaient pourvus de bagues intérieures cémentées, les rendant vulnérables à la forte chaleur de l’application ainsi qu’aux fissures des bagues intérieures. Ils ont donc recommandé à l’usine à papier de passer à des roulements à rouleaux sphériques NSK en acier TL. La composition chimique innovante de l’acier et la meilleure résistance aux contraintes tangentielles et aux fissures ont multiplié la durée de vie par deux, tout en réduisant les coûts de remplacement de roulements et d’arrêt machine. Sur la période de 5 ans qui s’est écoulée depuis la modification, l’usine à papier a économisé environ 430 000 €.
Les roulements à rouleaux sphériques NSK de technologie TL sont en service sur des cylindres sécheurs et autres cylindres de machines à papier depuis 1994, sans qu’aucun problème n’ait été signalé. Aujourd’hui plus de 100 dimensions/types de roulements TL sont produits, permettant à une vaste clientèle d’obtenir des performances supérieures plus rentables. En outre, pour les cylindres sécheurs Yankee, NSK propose de grands roulements auto-aligneurs à rouleaux série TL avec un diamètre pouvant atteindre 1360 mm.
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