Dois-je utiliser du caoutchouc, des ressorts ou des câbles métalliques pour les supports antivibratoires ?

Il s’agit d’une question courante, il existe une grande variété de supports absorbant les vibrations basés sur différents matériaux : caoutchouc/élastomères, métal (par exemple des ressorts), mousse, câbles métalliques.

Si, comme moi, vous avez grandi en vous demandant quelle était la réponse à cette question, rassurez-vous. Voici mon point de vue après de nombreuses années dans l’industrie. Cet article vise à aborder certaines différences et similitudes fondamentales entre les supports basés sur ces matériaux (il existe d’autres matériaux, mais ceux-ci sont les principaux).

Résumé des points forts et des points faibles des supports d'absorption des vibrations :

*Bien que le caoutchouc puisse faire du bon travail en matière d’isolation des vibrations et des chocs, il est peu probable qu’un seul produit soit en mesure d’atteindre les deux objectifs pour la même application.

**En référence à la mousse solide et spongieuse. Je ne suis pas un expert du secteur des mousses, notre secteur clé est celui du caoutchouc, des câbles métalliques et des ressorts.

Supports AV en caoutchouc (souvent appelés Silentblocs) :

Le caoutchouc est un titre de catégorie générique, il existe de nombreux types de caoutchouc différents, certains se prêtant bien à l'absorption des vibrations, d'autres moins. Nous publierons un autre article sur les composés de caoutchouc au cas où vous voudriez en savoir plus à ce sujet, mais pour l'instant, nous ferons référence aux supports génériques à base de caoutchouc.

Avantages :

• Coût : Le caoutchouc est probablement le matériau le plus courant que nous voyons et utilisons pour les supports AV, et ce pour une bonne raison. Une fois le produit conçu et les outils de moulage fabriqués, le caoutchouc offre un excellent rapport qualité-prix.
• Amortissement intégré : le caoutchouc est à la fois un ressort et un amortisseur dans un seul et même ensemble pratique. En raison de ce que l'on appelle « l'hystérésis », la friction interne du caoutchouc absorbe l'énergie et arrête donc les oscillations plus rapidement que ce ne serait le cas autrement. Cela réduit également les risques de résonance.
• Le caoutchouc fonctionne bien en compression et en cisaillement (s'il est conçu correctement).

Inconvénients :

• Nécessite plus d'espace : pour un espace donné, les ressorts métalliques offrent généralement une meilleure absorption des vibrations par rapport à une solution en caoutchouc. Le caoutchouc a tendance à devenir rigide après une compression de 10 à 20 %, tandis que les ressorts peuvent se comprimer beaucoup plus avant de « toucher le fond ».
  La « fenêtre de travail » du caoutchouc est beaucoup plus large si celui-ci est travaillé en cisaillement, soit en faisant tourner un support standard, soit en concevant un support plus sophistiqué. L'inconvénient de cette solution est qu'elle nécessite plus d'espace.
• Environnement : Il est important de comprendre l'exposition potentielle aux solvants et aux carburants ou huiles avant de choisir un support. Il en va de même pour les niveaux élevés d'ozone ou de lumière solaire. Ces éléments ne constituent pas un problème, mais il convient de sélectionner le bon caoutchouc.
• Tolérances étendues : le caoutchouc peut avoir des tolérances assez étendues. Les tolérances dimensionnelles sont généralement moins importantes, mais les tolérances de raideur de ressort peuvent atteindre +/- 20 %. Des contrôles plus stricts du caoutchouc et des processus peuvent, d'après notre expérience, ramener ce pourcentage à +/- 10 %, mais cela représente un défi. Si les exigences de raideur de ressort doivent être très strictes, il vaut la peine de tester les produits avant de les utiliser.
• Plage de température : elle est inférieure à celle des supports métalliques

Exemples de supports permettant de transformer une compression pure en cisaillement pur ou de mélanger les deux.

Consultez notre article sur « ce qui peut mal se passer avec le caoutchouc » pour en savoir plus (il sera publié en janvier 2023).

Câble métallique :

Avantages :

• Espace requis : L'amplitude de mouvement par rapport à l'espace occupé est globalement conforme à celle des ressorts métalliques.
• Amortissement intégré : L’un des principaux avantages des supports de câbles métalliques est l’amortissement intégré.
• Flexibilité : les supports de câbles métalliques peuvent être chargés dans n'importe quel axe, bien que pour une utilisation à long terme, un seul axe ne soit pas recommandé.
• Conditions environnementales : Plus stable que les caoutchoucs et les mousses, et capable de gérer une plage de température plus large.

Inconvénients :

• Coût : En raison des avantages considérables d'un support de câble métallique, ils sont généralement un peu plus chers que les autres options
• Tolérances : Une rigidité de ressort de +/- 20 % est normale pour les supports de câbles métalliques.

Ressorts métalliques

Avantages :

• Larges plages de fonctionnement : c'est sans doute l'une des principales raisons d'utiliser des ressorts. Ils se compriment généralement de 50 à 80 % de leur hauteur, et la compression est importante en matière d'absorption des vibrations et des chocs.
• Tolérances de taux de ressort relativement serrées (généralement +/- 5 %)
• Peut être utilisé en compression et en tension
• Conditions environnementales : Plus stable que les caoutchoucs et les mousses, et capable de gérer une plage de température plus large.

Inconvénients :

• Pas d'amortissement : nous considérons cela comme un inconvénient pour la plupart des applications industrielles, même si l'on peut arguer que l'absence d'amortissement intégré permet de sélectionner et de mettre en œuvre un amortissement plus précis avec un produit spécialisé. C'est certainement vrai pour les suspensions de véhicules, mais c'est rare dans les applications industrielles.
• Charge de cisaillement : les ressorts ne sont généralement pas chargés à proximité d'un cisaillement pur, et leurs fixations sont également rarement conçues pour gérer cette charge.
• Coût : Bien que les ressorts soient moins chers que les supports de câbles métalliques, ils sont généralement plus chers que les options en caoutchouc.

ATTENTION : Cet article a été rédigé rapidement, dans le but d'aider le lecteur. Toutes nos excuses pour les éventuelles fautes d'orthographe, Si vous avez des questions, envoyez-nous un message.