Déformation rémanente à la compression

Une partie de la déformation imposée à un élastomère ne se récupère pas après relâchement lorsque la compression a été maintenue longtemps ou à température élevée. Cette déformation résiduelle caractérise une perte de retour élastique sous charge prolongée.

La déformation rémanente à la compression, souvent notée DRC (ou compression set, parfois appelée rémanence), se rapporte à un essai normalisé où l’on impose une compression donnée, pendant une durée et à une température définies, puis on mesure le pourcentage de déformation qui reste après un temps de récupération. Une DRC faible signifie que le matériau conserve mieux sa capacité à reprendre sa forme, ce qui stabilise les efforts de contact et les cotes fonctionnelles.

Ce que mesure la DRC, et ce qu’elle ne mesure pas

En pratique, la DRC est un indicateur de tenue dans le temps en compression, utile pour anticiper l’ovalisation, le marquage permanent ou la perte d’effort dans une zone de pression. Elle ne doit pas être confondue avec d’autres phénomènes viscoélastiques mesurés différemment.

• Déformation résiduelle (%) : la DRC s’exprime en pourcentage de la déformation imposée, par exemple sur une compression de 25 % appliquée pendant 24 h.
• Fluage et relaxation : le fluage décrit l’augmentation de la déformation sous charge, la relaxation décrit la baisse d’effort à déformation imposée, les deux contribuent à la rémanence mais ne se déduisent pas directement d’une seule valeur.
• Influence du couple temps température : à conditions identiques, la DRC augmente généralement quand la durée (24 h, 168 h) ou la température d’essai (70 °C, 100 °C, 125 °C) augmentent.

Conditions d’essai et lecture des résultats

Comparer des DRC n’a de sens que si la méthode et les paramètres sont strictement identiques. En atelier, c’est un point fréquent de non-conformité lorsqu’on confronte des valeurs issues de sources différentes.

• Normes courantes : ISO 815-1:2019 et ASTM D395 décrivent des méthodes de compression set dont les modalités de maintien, relâchement et récupération peuvent différer.
• Paramètres à figer : taux de compression (souvent 25 %), durée (22 h, 24 h, 70 h, 168 h), température (23 °C à 125 °C selon cahier des charges) et temps de récupération avant mesure.
• Conditionnement des éprouvettes : la préparation et le conditionnement (par exemple atmosphère contrôlée) influencent la répétabilité, ISO 23529:2016 sert de référence pour ces pratiques.

Impact sur rouleaux, galets et pièces sous charge prolongée

La DRC devient critique dès qu’un composant reste en pression pendant des arrêts machine, en stockage, ou en service continu avec échauffement. Sur un rouleau garni, elle se traduit moins par une panne instantanée que par une dérive progressive du comportement.

• Rouleaux en pression (nip) : une rémanence élevée peut provoquer marquage, variation de pression de ligne et perte de régularité de contact, avec apparition de défauts de surface sur la bande.
• Convoyage et manutention : en cas d’arrêt prolongé avec charge, une DRC défavorable favorise l’apparition de plats (flats) sur galets et rouleaux, générant vibrations au redémarrage.
• Stabilité dimensionnelle : sur des revêtements épais, la combinaison charge, température et temps peut induire une dérive de diamètre effectif, ce qui renvoie aux exigences de contrôle décrites dans les tolérances dimensionnelles.

Critères de choix matière liés à la rémanence

La DRC ne se déduit pas d’une seule donnée comme la dureté. Deux revêtements à dureté comparable peuvent avoir des comportements très différents au tassement selon leur chimie et leur formulation.

• Dureté et DRC : la dureté (Shore A) renseigne sur la résistance à l’enfoncement à court terme, mais ne suffit pas à prédire la perte d’élasticité dans le temps. Pour cadrer l’échange technique, se référer aux caractéristiques de dureté.
• Température de service : à température élevée, la DRC devient souvent le critère limitant pour une fonction de pression continue. Le choix matière doit être raisonné en tenant compte de la température, de la charge et de leur évolution dans le temps, comme rappelé dans le guide de choix d’un élastomère pour rouleaux industriels.
• Épaisseur de revêtement : plus l’épaisseur est élevée, plus la dissipation thermique et la distribution des contraintes peuvent influencer la rémanence et le tassement, d’où l’intérêt de raisonner l’épaisseur dès la conception.

Ce que cela change sur un rouleau garni chez ENRI

Dans les échanges techniques, la DRC est abordée comme un risque de tassement ou de déformation progressive sous charge, particulièrement lorsque les équipements restent comprimés longtemps ou travaillent en pression continue. Le choix du revêtement et les contrôles associés s’alignent sur la fonction réelle du rouleau ou de la pièce.

• Polyuréthane pour transport de charge : pour des roues, galets, bagues ou cylindres soumis à fortes contraintes, le RITHAN SPR est donné pour une dureté 70-98 Shore A, une épaisseur 10-25 mm et une température (sec) 85°C, avec une mise en avant de la résistance à la compression et au tassement (RITHAN SPR).
• Haute charge à température plus élevée : le RITHAN HTPB est donné pour une dureté à 20°C de 93+2/-3 Shore A, une épaisseur 5-50 mm et une température (sec) 120°C, avec une résistance annoncée à la déformation en service sollicité (RITHAN HTPB).
• Pression continue en silicone : lorsque la fonction impose une pression maintenue à haute température, le RISIL PH est donné pour 25-30 Shore A, une épaisseur 5-60 mm et une température (sec) 250°C, spécifiquement pour exposition continue à la pression.
• Contrôle dimensionnel et finition : quand la rémanence est susceptible de faire dériver une cote fonctionnelle, la rectification et la maîtrise des tolérances de rouleaux complètent le raisonnement matière, en lien avec les exigences de la maîtrise des tolérances dimensionnelles et de la rectification et garnissage de rouleaux.