Séries de chaînes porte-câbles plastique : matériau et sélection

Pourquoi la plupart des machines-outils roulent en plastique

Les chaînes acier existent toujours et restent pertinentes sur les ponts roulants, en milieu chaud et sur de très longs trajets non supportés. Mais la majorité des axes de machines-outils roule aujourd'hui en plastique, pour des raisons pratiques et non de mode.

• Masse. Une chaîne polyamide pèse environ un septième d'une chaîne acier de même cavité. Sur un axe fortement accéléré, cet écart entre directement dans le dimensionnement de l'axe.
• Sans lubrification. Polyamide contre polyamide fonctionne à sec avec un faible coefficient de frottement. Une chaîne acier exige de la graisse, et graisse plus copeaux font une pâte abrasive.
• Bruit. Plastique sur goulotte plastique est plusieurs décibels plus silencieux, ce qui compte avec un opérateur à côté.
• Coût. L'injection produit un maillon répétable pour une fraction du prix d'un maillon usiné ou embouti.
• Mode de ruine. Un maillon plastique fissure et tombe en général ; un maillon acier peut se plier dans le faisceau et couper plusieurs câbles d'un coup.

Le compromis porte sur la température, la charge et la tenue chimique. C'est là que se décide réellement le choix, et là que deux chaînes identiques au catalogue se comportent différemment.

Le polymère derrière le maillon

Presque toutes les chaînes plastique sont moulées en polyamide, mais la nuance décide de l'application plus que la géométrie. Quatre nuances couvrent le marché de la machine-outil.

La fibre de verre donne au maillon sa rigidité et sa longueur non supportée. Une cavité de 25 mm en PA6 non chargé et la même en PA66 30 % FV ne sont pas interchangeables : le maillon renforcé porte environ deux fois la charge avant de dépasser sa limite de conception.

Reprise d'humidité et variation dimensionnelle

Le polyamide absorbe l'eau. C'est la propriété la plus mal comprise d'une chaîne plastique, et elle explique la plupart des rapports de terrain étranges.

Le PA6 non chargé peut prendre 2,5 à 3 % de son poids en humidité à 50 % HR, et davantage en immersion. Un maillon mesuré 40,0 mm au moulage peut mesurer 40,4 à 40,6 mm après une saison en atelier humide. De quoi serrer l'articulation, augmenter l'effort de traction et, au pire, raidir la chaîne à l'inversion.

• Les nuances chargées fibre absorbent environ moitié moins, une raison de plus de leur domination en machine-outil.
• Lubrifiant eau-glycol et lavage exposent la chaîne à bien plus d'humidité que l'air ambiant. Contrôlez le jeu d'articulation après un mois de service, pas sur l'établi.
• Une chaîne raidie en quelques semaines n'est souvent pas usée mais gonflée. N'ajoutez pas de graisse ; vérifiez la nuance et le jeu.
• Le PPS n'absorbe quasiment rien et garde ses cotes en procédé humide, d'où sa prescription en électro-érosion et en agroalimentaire.

Tenue chimique en pratique

La machine expose le porte-câbles à un mélange de fluides qu'aucune fiche technique ne couvre. La bonne question n'est pas « le polyamide résiste-t-il au lubrifiant » mais « quel lubrifiant, à quelle concentration, à quelle température ».

Si la machine est lavée chaque semaine à la mousse alcaline forte, ce seul fait peut éliminer le polyamide standard de la spécification, indépendamment de la charge. Demandez la fiche du nettoyant avant de choisir la nuance.

Autolubrification et marche à sec

L'autolubrification du polyamide permet des millions de cycles sans entretien, mais sous deux conditions.

• L'articulation doit rester sèche. Huile et graisse attirent les copeaux et deviennent une pâte à roder. Une chaîne graissée « par sécurité » dure souvent moins longtemps, pas plus.
• La surface de l'axe doit être lisse et non poreuse. Un axe moulé avec bavure ou pores abrase l'alésage au lieu d'y glisser.

Là où la chaîne doit travailler sale, la réponse est une géométrie d'articulation auto-nettoyante, pas une lubrification. Ouvrez l'articulation, laissez tomber les débris, gardez l'axe sec.

Capacité de charge et longueur non supportée

Les chaînes plastique sont résistantes en traction et relativement souples en flexion. Cette phrase explique presque toutes les limites d'application.

• La longueur non supportée est limitée par la rigidité de flexion du maillon, pas par sa résistance à la traction. Une chaîne FV de 35 mm de cavité couvre typiquement 1,4 à 1,8 m ; la même en PA6 non chargé nettement moins.
• La charge supplémentaire se traite en ajoutant un support, pas en prenant un axe plus gros. Un patin sous le brin inférieur double la portée pratique pour une fraction du prix de la taille supérieure.
• La longueur suspendue verticale est limitée par le maillon et le support. Au-delà d'environ 3 m de chaîne pendante, la bonne réponse est un rattrapage ou un contrepoids.

Modes de défaillance : ce qui casse vraiment

Les chaînes plastique cassent selon quelques schémas reconnaissables, et le schéma indique quel point de la spécification était faux.

• Fissure au bossage d'axe. Fatigue à température au-dessus de la nuance, ou chaîne chargée au-delà de sa limite non supportée.
• Flasque cassé au support. Souvent un support désaligné, ou un faisceau serré d'un seul côté et la chaîne qui porte le poids des câbles.
• Alésage poli et ovalisé. Poussière abrasive dans l'articulation, typique d'une machine sans écran au-dessus de la chaîne.
• Surface farinée et cassante. Dégradation UV en installation extérieure ou très éclairée.
• Maillon mou et gonflé. Absorption d'humidité ou de lubrifiant, souvent une nuance non chargée en procédé humide.
• Maillon fondu ou déformé. Chaleur rayonnante d'un moteur, d'une lampe ou d'un copeau chaud, pas la température ambiante.

Plastique ou acier : tableau de décision

Ce qu'il faut joindre à la demande

1. Course, orientation et cadence de cycles de l'axe.
2. Liste des câbles et flexibles avec diamètres extérieurs et poids au mètre.
3. Rayon de courbure requis, imposé par le câble le plus raide.
4. Température ambiante et radiante au niveau de la chaîne, pas dans l'atelier.
5. Type et concentration du lubrifiant, et le produit de lavage s'il existe.
6. Si la chaîne court en goulotte, sur patin ou sans support.
7. Le régime de nettoyage, fréquence et chimie incluses.

Ces sept points décident de la nuance de polymère, du taux de fibre, du design d'articulation et de la taille de cavité. Y répondre coûte dix minutes ; les deviner coûte une chaîne et un arrêt non planifié.