NSK annonce « une première mondiale » : sans changement de conception ou de matériaux de ses roulements, le constructeur aurait révisé la charge dynamique de base de nombreux roulements et ainsi doublé la durée de vie en fatigue. Comment ? En utilisant l’ultrason comme mesure de la propagation des fissures. Explication.

Origine de l’étude de NSK et ses constats

Certains ingénieurs seront peut-être surpris d’apprendre que les formules fondamentales utilisées pour calculer la durée de vie des roulements sont plus ou moins les mêmes que celles définies dans un rapport de 1962 de la Fédération internationale des associations nationales de normalisation (ISA), précurseur de l’Organisation internationale de normalisation (ISO).

En 2023, plus de six décennies plus tard, NSK a beaucoup appris sur le calcul et la prévision de la durée de vie des roulements, et estimé nécessaire la révision de ces calculs. Le constat était là depuis de nombreuses années : un écart croissant entre la durée de vie des roulements calculée selon la norme ISO et leur longévité réelle vérifiée par des essais d’endurance.

Dès le début des années 2000, NSK confirmait que la durée de vie de ses roulements était environ 20 fois supérieure à celle prévue par les normes ISO. Et aujourd’hui, en 2023, la durée de vie des roulements NSK peut être plus de 50 fois supérieure. La prudence est de mise, mais la longévité accrue des roulements permet d’améliorer l’efficacité de la production et de protéger l’environnement en réduisant la fréquence de remplacement et la quantité de déchets.

La découverte : se baser sur la mécanique de la rupture, et non sur la composition du roulement

Les recherches de NSK ont démontré que, dans des conditions de bonne lubrification, la composition et la qualité (quantité d’impuretés) de l’acier du roulement constituent un indicateur plus précis pour prévoir la durée de vie d’un roulement. Cependant, au fur et à mesure des recherches, les ingénieurs se sont rendu compte qu’une méthode d’évaluation basée sur la mécanique de la rupture pourrait fournir des informations plus pertinentes.

Le développement technologique a commencé par un projet d’innovation ouvert entre NSK et l’université de Kyushu. Ce projet s’est traduit par une méthode d’évaluation quantitative susceptible de déterminer les facteurs qui influent sur le processus de propagation des fissures dans un matériau, et ce, dans quelle mesure. En associant la nouvelle méthode à une technique d’inspection par ultrasons qui scanne les inclusions non métalliques dans un grand volume d’acier, NSK a découvert qu’il était possible de prévoir la durée de vie de ses roulements avec une bien meilleure précision.

Avec la mise en œuvre de la méthode d’inspection par ultrasons Micro-UT, il est aujourd’hui possible d’inspecter plus de 3000 fois le volume d’acier par rapport aux méthodes de microscopie classiques en seulement 20% du temps. NSK a déjà mis en place ces systèmes d’essai innovants dans ses centres technologiques du monde entier.

La taille et la quantité des inclusions non métalliques permettent de prévoir la durée de vie des roulements.