Les roulements NSK font économiser 10 874 € par an à une usine de boissons gazeuses

Un important fabricant britannique de boissons gazeuses confronté à des défaillances prématurées des roulements de sa manchonneuse automatique pour bouteilles a résolu le problème en adoptant des roulements NSK à billes à gorge profonde avec joints sans contacts graissés à vie. Cette décision a permis de multiplier par 52 la durée de vie des roulements et de générer une économie annuelle de 10 874 €. Frustrée par des défaillances de roulements survenant toutes les semaines pour une raison inconnue, l´usine de boissons gazeuses a invité l´équipe d´ingénieurs spécialisés NSK à procéder à un examen complet des applications. Il fallait absolument élucider le problème car cette machine à grande vitesse et haut débit constitue un atout pour l´entreprise. Leur durée de vie ne pouvant être assurée plus longtemps, les roulements à billes à gorge profonde existants devaient être remplacés toutes les semaines.

Le fabricant de boissons gazeuses soupçonnait une défaillance des roulements imputable à la contamination par le revêtement en poudre à l´intérieur des manchons en film plastique qui sont insérés sur ses bouteilles. L´évaluation de NSK a cependant démontré que le problème n´était pas dû à la contamination mais à une cause totalement différente.

Après avoir étudié six roulements défaillants dans le cadre de l´examen des applications du Programme de valeur ajoutée AIP, les ingénieurs spécialisés NSK ont identifié le véritable mode de défaillance comme étant le magnétisme résiduel, qui provoquait un freinage par courants de Foucault. L´origine du magnétisme est inhérente au procédé de manchonnage, qui commence par ouvrir le manchon avant de le positionner sur un gabarit en-dessous. Les roulements sont placés sur un mandrin soutenu par des aimants qui le maintiennent en position ; le mandrin permet aux rouleaux de guider correctement le manchon.

Le magnétisme résiduel a été identifié comme étant la cause première à l´issue d´un processus d´analyse exhaustif qui a commencé par le démontage des roulements défaillants à des fins d´évaluation précise de leurs structures internes. Tous les roulements présentaient des caractéristiques similaires, avec notamment un diamètre extérieur fortement poli témoignant d´une rotation incorrecte et le patinage du rouleau/manchon sur la surface externe.

Autre caractéristique des roulements défaillants : un léger glaçage à la surface du chemin de roulement, avec des marques constatées dans certaines zones. L´effet de glaçage est typique des roulements à cage en métal, bien qu´étant plus important que prévu.

Malgré ces défauts mineurs, l´équipe NSK a estimé que les roulements étaient dans l´ensemble en bon état. En fait, les surfaces de roulements présentaient très peu d´indices d´une pénétration de contaminants ou de sources importantes de dommages susceptibles d´avoir provoqué la rotation « saccadée » et irrégulière des roulements constatée par l´usine de boissons gazeuses.

C´est au contraire le niveau élevé de magnétisme dans les bagues, les billes et la cage des roulements qui a fourni un indice précieux. Les aimants du mandrin sont proches des roulements, ce qui en fait le coupable probable. Suivant la manière dont la polarité du magnétisme avait affecté les composants, il est probable que les billes/la cage se soient aimantées aux bagues, provoquant la rotation saccadée/irrégulière des roulements. Les ingénieurs NSK ont également conclu que les niveaux de magnétisme élevés favorisaient un glaçage des chemins de roulements supérieur à la normale. Toutefois, le manque de graisse dans les roulements a été considéré comme un facteur supplémentaire en raison de l´usure par contact métal sur métal.

Pour surmonter les niveaux élevés de magnétisme, l´usine de boissons gazeuses a étudié la possibilité de déplacer les aimants du mandrin pour les éloigner des roulements. Cette modification ayant été jugée irréalisable, une autre conception de roulement était par conséquent nécessaire.

NSK a suggéré qu´un roulement avec joints sans contact ou flasques, graissés à vie constituerait une meilleure alternative. En outre, une cage en plastique limiterait la quantité de métal à
l'intérieur du roulement et diminuerait par la suite l´accumulation de magnétisme. Dans cette optique, NSK a préconisé ses roulements à billes à gorge profonde série 627 avec cage en résine polyamide T1X, jeu MC5 et flasques.

La solution s'est traduite par une augmentation impressionnante de la durée de vie des roulements, passée d´une semaine à une année, avec à la clé une économie annuelle de
10 874 € en terme de réduction des coûts de remplacement des roulements et de main-d'oeuvre.

Photo : Une usine de boissons gazeuses économise 10 874 € par an après avoir adopté des roulements à billes à gorge profonde à cage en plastique.