L'usure des roulements

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Tous les roulements, même les plus perfectionnés, finissent inévitablement par se dégrader et doivent être réparés ou remplacés. Cet article examine les différentes options qui s'offrent aux ingénieurs et techniciens de l'industrie de la papeterie.

Les roulements sont des composants critiques fortement utilisés dans les machines de production de pâte et de papier. Au cœur de chaque machine, ils assurent le guidage en rotation des pièces, avec fiabilité et un minimum de frottement.

Dans de nombreux cas, les roulements ont été conçus afin de répondre à des conditions de fonctionnement en extrême, par exemple dans les cylindres aspirants où ils sont constamment exposés à l'humidité et dans les cylindres sécheurs qui présentent de hauts niveaux d'humidité et de chaleur. Les roulements, montés et entretenus correctement, protégés par des systèmes de lubrification appropriés doivent pouvoir fonctionner pendant longtemps sans problèmes.

Malheureusement, il n'est pas toujours possible d'entretenir les roulements dans des conditions idéales, comme l'explique Rudolf Groissmayr, expert en roulements et responsable d'une Business Unit SKF. « Les roulements peuvent se dégrader prématurément et générer une avarie inattendue pour de nombreuses raisons différentes. Les causes les plus courantes incluent une lubrification insuffisante ou incorrecte, une défaillance des joints, un défaut d'alignement des arbres et des changements des conditions de fonctionnement de la machine. Cela se produit souvent si l'on tente d'accélérer la machine ou d'augmenter les températures de la vapeur dans les sécheurs pour augmenter la production. Les conditions d'utilisation des roulements sont alors hors des spécifications d'origine ».

Bien qu'il soit rare qu'un roulement subisse une avarie de manière inattendue – les systèmes de maintenance conditionnelle et d'analyse d'huile les plus récents permettent d'anticiper la défaillance et ainsi de l'éviter – il est courant de constater que les roulements présentent des indentations et de micro-fissures sur les pistes et les surfaces de roulement, qui, au fil du temps, affectent les performances et l'efficacité des roulements, et donc des arbres ou des cylindres qu'ils supportent.

Même s'ils conçus, montés et entretenus avec soin, les roulements en fonctionnement constant finissent toujours par nécessiter une réparation ou un remplacement. Il y a des arguments à avancer en faveur de chaque approche mais, dans le climat économique actuel, où les papeteries font face à une intense concurrence mondiale et à des prix d'intrants croissants, la solution privilégiée est de réparer les roulements plutôt que de les remplacer.

Rudolf Groissmayr est responsable de l'un des Centres de réparation SKF, spécialisé dans la réparation des roulements du secteur de la papeterie. Il constate : « L'un des plus gros défis pour les ingénieurs de production ou de maintenance est de minimiser les arrêts machines. Le problème avec les remplacements de roulements est qu'il est souvent impossible de déterminer l'ampleur des dommages subis par un roulement avant de l'avoir démonté et extrait de la machine, ce qui bien sûr oblige à arrêter la ligne. Si un roulement neuf est requis, cela peut être coûteux car peu de fournisseurs gardent des composants si spécialisés et si chers en stock. Il peut être nécessaire de passer une commande spéciale à l'usine, ce qui peut prendre des semaines, voire même des mois. L'alternative est de réparer le roulement. »

« Dans plus de 50 % des applications, une réparation est possible et peut normalement être réalisée en quelques jours, à un coût bien inférieur à celui de l'achat d'un produit neuf. Il est également possible de réparer le roulement – en particulier les roulements plus anciens – à un standard de Qualité et de performance plus élevée que celle de la pièce d'origine. »

Outre les gains de productivité, Rudolf Groissmayr constate que la réparation de roulements offre de véritables avantages environnementaux. « Il y a de réels avantages commerciaux et techniques pour les opérateurs de papeteries, mais également des avantages convaincants en termes de développement durable, car selon le niveau de réparation appliqué, jusqu'à 90% d'énergie peut être économisée par rapport à celle nécessaire à la fabrication d'un roulement neuf.»

Toutefois, la réparation ne vise généralement pas à produire un roulement supérieur à l'original, mais à augmenter sa durée de service.

Il doit être noté que la réparation est un processus extrêmement exigeant qui nécessite un savoir-faire et des équipements spécialisés afin de garantir le maintien des propriétés du roulement et de la fiabilité une fois le produit remis en service. « Il est essentiel de travailler avec un fournisseur spécialisé », déclare Rudolf Groissmayr. « Il pourra non seulement réaliser le travail rapidement selon les plus hautes normes, mais sera également en mesure d'aider le client à comprendre les causes de la défaillance du roulement et à optimiser la machine de manière à minimiser le risque de défaillances futures.»

Tous les roulements ne se prêtent pas à la réparation. Ceux qui présentent de lourds dommages ou des fractures ne peuvent généralement qu'être ferraillés. Le processus de réparation commence donc par l'évaluation de l'état du roulement par un expert, afin de déterminer si sa réparation est appropriée ainsi que le type et l'ampleur du travail requis. Un aspect important souvent négligé est d'évaluer l'état du roulement dans le contexte de son application, en prenant en compte la charge, les conditions de lubrification et la durée de fonctionnement. Ceci permet de bien comprendre la nature du problème ayant endommagé le roulement.

Une distinction nette doit être faite entre les problèmes de fatigue initiée en sous-couche et les problèmes de fatigue de surface. Dans le premier cas, il s'agit de contraintes de cisaillement apparaissant de manière cyclique dans la matière au droit de la zone de contact entre les bagues et les éléments roulants. Ces contraintes entraînent des fissures microscopiques, qui se propagent peu à peu à la surface et, lorsque les éléments roulants passent sur ces fissures, des fragments du matériau de surface s'écaillent ou se détachent. Les pistes présentant des dommages dus à une fatigue initiée en sous-couche ne se prêtent généralement pas à une réparation, tandis que celles atteintes de fatigue de surface peuvent souvent être réparées par polissage ou rectification.

Lorsqu'un roulement arrive dans un centre de réparation SKF, il est inspecté visuellement et des paramètres tels que le magnétisme résiduel et le jeu sont contrôlés. Le roulement est ensuite démonté et nettoyé, puis les composants sont soigneusement inspectés et leurs dimensions mesurées. Ceci inclut la mesure standard de l'épaisseur de paroi et de l'ovalité, avec l'option de procéder à un test à ultrasons pour détecter les craquelures microscopiques sous la surface. En outre, des mesures de la dureté, de la variation de diamètre des rouleaux et des dimensions extérieures peuvent être ajoutées en fonction de l'état du roulement et de la criticité de l'application.

Cette phase d'évaluation initiale est complété par un rapport remis au client et d'une recommandation concernant les mesures à prendre. Le processus de réparation qui suit est entrepris sur un site de production dédié, en associant des systèmes d'automatisation et de commande avancés à une expertise technique et au savoir-faire de techniciens expérimentés.

Le processus de réparation peut être divisé en quatre catégories : Le niveau de service 1 (SL1) couvre l'inspection et l'analyse des défaillances ; le niveau de service 2 (SL2) couvre le processus de reconditionnement de roulements n'ayant pas été utilisés mais pouvant s'être dégradés en raison d'un stockage prolongé ou incorrect ; le niveau de service 3 (SL3) couvre la réparation des roulements, en premier lieu au moyen de processus de polissage, avec la réutilisation de composants existants ; le niveau de service 4 (SL4) concerne la réparation complète de roulements nécessitant le remplacement de composants et la rectification des pistes. Dans chaque cas, les roulements réparés sont remontés, leur qualité est inspectée et un marquage de traçabilité est apposé. Ils sont ensuite emballés et renvoyés au client.

Rudolf Groissmayr pense que la réparation des roulements offre d'importants avantages. « Selon notre expérience, la réparation peut aider les papeteries à réduire leurs coûts annuels de remplacement des roulements. Le chiffre peut varier, en fonction du modèle commercial, mais est généralement de l'ordre de 10 à 12 %. Tout aussi important, grâce aux délais relativement courts, il est possible, en planifiant soigneusement, de réparer les roulements pendant l'arrêt normal de la ligne, et donc de minimiser toute perte de productivité. Pour finir, les économies d'énergie potentielles font également de la réparation une option attrayante du point de vue environnemental ».


SKF est le premier fournisseur mondial de produits et de solutions sur les marchés des roulements, des solutions d'étanchéité, de la mécatronique, des systèmes de lubrification et des services. Les services incluent l'assistance technique, la maintenance, la maintenance conditionnelle et la formation. SKF est représenté dans plus de 130 pays et compte environ 17 000 distributeurs dans le monde entier. Les ventes annuelles, pour l'année 2015, s'élevaient à 75 997 millions de couronnes suédoises. Le nombre de collaborateurs était de 46 635.www.skf.com

Source : SKF

 

 
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