Le vérin hydraulique est un organe d’action hydraulique qui convertit l’énergie hydraulique en énergie mécanique et effectue un mouvement alternatif rectiligne (ou un mouvement oscillant). Il présente une structure simple et un fonctionnement fiable. Lorsqu’il est utilisé pour réaliser un mouvement alternatif, il permet de se passer d’un dispositif de réduction de vitesse, n’entraîne aucune jeu de transmission et assure un mouvement fluide; c’est pourquoi il est largement employé dans les systèmes hydrauliques de diverses machines.

La force de sortie d’un vérin hydraulique est directement proportionnelle à la surface effective du piston et à la différence de pression entre les deux côtés de celui-ci ; un vérin hydraulique se compose essentiellement d’un cylindre et d’un couvercle, d’un piston et d’une tige de piston, ainsi que d’éléments d’étanchéité, de dispositifs de freinage et de dispositifs d’échappement. Les dispositifs de freinage et d’échappement sont choisis en fonction des conditions d’application spécifiques, tandis que les autres composants sont indispensables.

Voyons maintenant les procédés d’usinage des cylindres hydrauliques pour engins de chantier :

1. Le cylindre hydraulique est soumis à un procédé de roulage, qui, en raison de la présence de contraintes résiduelles de compression à la surface, favorise la fermeture des microfissures superficielles et freine la propagation des phénomènes d’usure corrosive. Cela améliore la résistance à la corrosion de la surface et retarde l’apparition ou l’extension des fissures de fatigue, augmentant ainsi la résistance à la fatigue du cylindre. Par le roulage, une couche de durcissement par déformation à froid se forme à la surface, réduisant les déformations élastiques et plastiques des surfaces de contact des couples de glissement, ce qui accroît la résistance à l’usure de la paroi intérieure du cylindre tout en évitant les brûlures causées par la rectification. En outre, la diminution de la rugosité de surface après roulage améliore les caractéristiques d’ajustement.

2. Le cylindre de vérin hydraulique, en tant que composant principal de produits tels que les vérins hydrauliques, les colonnes monobloc pour l’exploitation minière, les supports hydrauliques et les tubes de canon, voit sa qualité d’usinage influer directement sur la durée de vie et la fiabilité de l’ensemble du produit. L’usinage du cylindre exige des exigences élevées : la rugosité de sa surface intérieure doit être comprise entre Ra 0,4 et 0,8 µm, et les tolérances relatives à l’alignement coaxial ainsi qu’à la résistance à l’usure sont particulièrement strictes. La caractéristique fondamentale du cylindre est l’usinage de trous profonds, une opération qui a toujours posé de sérieux problèmes aux opérateurs.

3. Le cylindre hydraulique est un composant essentiel des engins de chantier; la méthode d’usinage traditionnelle consiste à : décolleter le corps du cylindre – réaliser un alésage de finition – puis effectuer une rectification du corps du cylindre. Avec la méthode par roulage, on procède comme suit : décolleter le corps du cylindre – réaliser un alésage de finition – puis rouler le corps du cylindre; cette opération se divise en trois étapes. Toutefois, en termes de durée, l’alésage et la rectification d’un mètre de cylindre prennent généralement 1 à 2 jours, tandis que le roulage d’un mètre de cylindre ne demande qu’environ 10 à 30 minutes. En ce qui concerne les investissements, un rectifieur ou une machine de rectification à broches coûte de quelques dizaines de milliers à plusieurs millions d’euros, alors qu’un outil de roulage se situe entre 1 000 et quelques dizaines de milliers d’euros. Après roulage, la rugosité de surface de l’alésage passe de Ra 3,2 à 6,3 µm avant le roulage à Ra 0,4 à 0,8 µm; la dureté de surface de l’alésage augmente d’environ 30 %, et la résistance à la fatigue de la surface interne du cylindre s’améliore de 25 %. Si l’on ne tient compte que de l’influence du corps du cylindre, la durée de vie du cylindre hydraulique est multipliée par 2 à 3; de plus, le procédé d’alésage-suivi-roulage est environ trois fois plus efficace que le procédé de rectification. Ces données montrent que le roulage est une technique rapide qui améliore considérablement la qualité de la surface du corps du cylindre.

4. Après le roulage, les cylindres hydrauliques ne présentent aucune arête microscopique tranchante à leur surface ; même en cas de frottement prolongé durant le mouvement, les joints d’étanchéité ou les composants d’étanchéité ne sont pas endommagés, ce qui revêt une importance particulière dans le secteur de l’hydraulique.