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Un ingénieur d’usine agroalimentaire demande une chaîne en acier inoxydable de type #40 afin de remplacer une chaîne en acier au carbone de type #40. Pas de changement de pas ni de roues dentées : remplacement direct. Ensuite, la ligne fonctionne à capacité réduite pendant six mois, jusqu’à ce que la chaîne cède prématurément — sans qu’aucun membre de l’équipe ne comprenne pourquoi.
La raison réside dans les valeurs de charge de travail, et elle est bien plus importante que ce que la plupart des gens imaginent.
Charges de travail publiées pour des tailles ANSI identiques :
L’acier inoxydable supporte environ un dixième de la charge de travail de l’acier au carbone, à taille ANSI égale.
| Numéro ANSI | Pas | Charge de travail en acier inoxydable | Charge de travail en acier au carbone | Pénalité |
| #25 | 0.250" | 15 lbf | 140 lbf | 9,3x |
| #35 | 0.375" | 40 lbf | 560 lbf | 14,0x |
| #40 | 0.500" | 95 lbf | 940 lbf | 9,9x |
| #50 | 0.625" | 150 lbf | 1 620 lbf | 10,8x |
| #60 | 0.750" | 190 à 230 lbf | 2 470 lbf | 13,0× |
Une chaîne inoxydable #40 supporte 95 lbf là où la chaîne équivalente en acier au carbone supporte 940 lbf. Ce n’est pas une simple réduction de charge. C’est une différence d’un ordre de grandeur.
Les dimensions sont identiques, ce qui rend précisément cette situation dangereuse. Une chaîne inoxydable #40 s’engage sur un pignon #40, s’adapte aux mêmes protections et donne les mêmes mesures avec les mêmes outils. Rien ne vous avertit, sauf le catalogue.
Un fabricant répond directement à cette question sur sa page FAQ, où il est demandé si une chaîne en acier au carbone peut être remplacée par une chaîne inoxydable :
Non. Les aciers inoxydables 304 et 316 sont naturellement des matériaux tendres, et leurs charges de travail maximales sont nettement inférieures à celles des chaînes en acier au carbone.
Deux mécanismes, tous deux métallurgiques.
Les aciers inoxydables austénitiques ne peuvent pas être durcis par traitement thermique. Les aciers 304 et 316 sont tous deux recuits en solution entre 1010 et 1120 degrés C, puis refroidis rapidement. Il n’y a aucune étape de trempe et revenu permettant d’augmenter la dureté superficielle, car cet alliage n’y réagit pas. Les composants de chaîne en acier au carbone sont durcis. Les composants en acier inoxydable restent mous.
Résistance à la traction de base plus faible. Même avant que la trempe ne soit prise en compte, les alliages inoxydables utilisés dans les chaînes présentent une résistance à la traction inférieure à celle des aciers au carbone employés dans les chaînes standard.
Il existe un troisième effet pratique utile à connaître : l’acier inoxydable retient davantage la chaleur en service, ce qui affecte encore davantage la résistance à la traction et la durée de vie en usure.
La chaîne est donc plus molle à l’interface goupille-baguette, où se produit toute l’usure de la chaîne, et elle est plus faible dans les plaques.
Une fois que vous avez accepté la pénalité de résistance, le choix de la nuance dépend de la résistance aux chlorures.
La différence réside dans la teneur en molybdène. L’acier inoxydable 316 contient 2 à 3 % de Mo ; le 304 n’en contient aucun. Cette seule addition confère au 316 une résistance supérieure à la corrosion localisée (piqûres) dans les milieux contenant des chlorures.
La méthode standard pour quantifier cette résistance est le nombre équivalent de résistance à la piqûre (PREN) :
PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N
le 304 présente un PREN dans la haute dizaine. Le 316 obtient une valeur nettement plus élevée grâce au terme relatif au molybdène. Plus le PREN est élevé, meilleure est la résistance de l’alliage à la corrosion localisée par piqûres.
Dans une usine agroalimentaire, cela revêt une importance particulière lorsque :
·Saumure, salaison, marinade — 316, sans conteste
·Transformation des Produits de la Mer — 316, les chlorures sont omniprésents
· Eau de rinçage chlorée — 316 si les concentrations sont significatives
· Boulangerie, produits secs, manipulation générale des aliments — L’acier 304 est généralement suffisant
·Produits laitiers — Dépend de la chimie de nettoyage ; vérifiez les cycles caustique et acide
L’indice PREN prédit la résistance à la corrosion par piqûres. Il ne prédit pas la corrosion sous contrainte, la corrosion sous dépôt dans des géométries étroites, ni le comportement en milieu d’acides forts. Considérez-le comme un outil de classement, non comme une garantie.
Si la charge dépasse ce que l’acier inoxydable peut supporter à la dimension requise, la solution n’est souvent pas une chaîne en acier inoxydable plus grande.
Chaîne en acier au carbone plaquée nickel ou plaquée zinc récupère la majeure partie de la charge de travail tout en résistant à une corrosion légère, à un coût inférieur à celui de l’acier inoxydable. Pour les applications où la résistance à la corrosion est requise, mais pas la conformité au contact alimentaire, il s’agit fréquemment de la solution technique la plus judicieuse.
Où cela ne fonctionne pas : contact direct avec les aliments, rinçage intensif agressif à base de caustiques, et partout où le placage peut s’écailler et contaminer le produit. Le placage est un revêtement ; l’acier inoxydable est résistant à la corrosion sur toute sa section.
Les directives publiées les désignent explicitement :
· Transmission de puissance à usage intensif — équipements agricoles, boîtes de vitesses industrielles, entraînements à fort couple, où la capacité de charge par pas constitue l’objectif principal
· Entraînements à haute vitesse — la plupart des chaînes inoxydables, y compris les modèles à goupille creuse, sont homologuées pour des vitesses maximales inférieures à celles des chaînes en acier au carbone, en raison de la différence de dureté
Si aucun problème de corrosion ou de contamination n’existe, l’acier au carbone, offrant une charge de travail 10 fois supérieure par dollar dépensé, constitue presque toujours la spécification préférable.
La chaîne inoxydable à double pas est disponible et utile pour le convoyage lent. Les équivalents inoxydables à double pas des références #40, #50, #60 et #80 supportent respectivement 95, 150, 230 et 390 lbf, avec des pas de 1,0", 1,25", 1,5" et 2,0".
Notez que, dans le cas de l’acier inoxydable, il existe souvent aucune chaîne à pas simple n° 80 ou plus grande est en stock partout. L’équivalent n° 80 n’existe que sous forme de chaîne à pas double. Si votre conception exige une chaîne à pas simple en acier inoxydable lourde, vérifiez sa disponibilité avant de vous engager.
Acier inoxydable à goupille creuse est en stock dans les dimensions n° 40, n° 50 et n° 60, avec des diamètres de trou de goupille de 0,157 po, 0,202 po et 0,236 po. Curieusement, la chaîne à goupille creuse n° 60 a une résistance supérieure à celle de la chaîne standard n° 60 en acier inoxydable : 230 lbf contre 190 lbf, car sa construction est différente.
Le choix du matériau ne constitue qu’une partie de la conformité alimentaire.
FDA 21 CFR 178.3570 couvre les lubrifiants pouvant entrer en contact fortuit avec les aliments. C’est sur cette règle que repose la classification H1 des lubrifiants. Si le lubrifiant d’une chaîne peut atteindre le produit, il doit être conforme.
L’enregistrement NSF H1 constitue la méthode pratique pour démontrer la conformité des lubrifiants. Spécifiez un lubrifiant H1 pour toute chaîne située au-dessus ou à côté d’un produit exposé.
EC 1935/2004 est le règlement-cadre de l’UE relatif aux matériaux destinés à entrer en contact avec les denrées alimentaires : ces matériaux ne doivent pas transférer de constituants vers les aliments en quantités susceptibles de nuire à la santé ou d’en altérer la composition, la saveur ou l’odeur.
normes Sanitaires 3-A concevoir les équipements de couverture pour faciliter leur nettoyage dans les installations laitières et agroalimentaires. Ils influencent davantage la façon dont la chaîne est protégée et supportée que la chaîne elle-même.
Un point qui attire l’attention : passivation l’acier inoxydable résiste à la corrosion grâce à une couche d’oxyde de chrome. Un nettoyage agressif, et notamment le contact avec des outils en acier au carbone laissant des particules de fer incrustées, endommage cette couche. Une chaîne qui rouille dans une usine agroalimentaire est généralement en acier inoxydable contaminé, et non en mauvaise qualité.
La méthode est simple dès lors qu’on accepte la réduction de charge admissible :
1. Calculer la tension réelle de la chaîne à partir du couple et du diamètre primitif de la roue dentée
2. Appliquer le facteur de service correspondant aux charges par choc
3. Comparer le résultat à la charge de travail admissible pour l’acier inoxydable, et non à celle de l’acier au carbone
4. Si la chaîne ne convient pas, augmenter le pas, ajouter des brins ou reconsidérer la nécessité d’utiliser de l’acier inoxydable
Passer à une taille ou deux supérieures est normal. Une transmission nécessitant une chaîne #40 en acier au carbone peut exiger une chaîne #60 ou #80 en acier inoxydable, avec des pignons et des protections adaptés. Prévoyez ce surcoût dès la phase de conception, plutôt que de le découvrir lors de la mise en service.
Puis-je simplement utiliser une chaîne en acier inoxydable plus grande ?
Oui, et souvent vous y êtes contraint. Consultez le tableau des charges de travail plutôt que de supposer qu’une taille supérieure suffit ; l’écart est important.
L’acier inoxydable 316 est-il plus résistant que le 304 ?
Non. Ils présentent des propriétés mécaniques similaires à l’état recuit. L’acier 316 offre une meilleure résistance à la corrosion, mais pas une résistance mécanique supérieure. Les deux subissent la même pénalité de résistance par rapport à l’acier au carbone.
Pourquoi ma chaîne en acier inoxydable a-t-elle rouillé ?
Très probablement à cause d’une contamination par du fer provenant d’outils ou d’éléments de nettoyage en acier au carbone, ce qui altère la couche passive. Une repassivation peut permettre de la rétablir. Une autre cause fréquente est l’attaque par les chlorures sur de l’acier 304 là où l’acier 316 aurait été requis.
Puis-je faire fonctionner une chaîne en acier inoxydable sur mes pignons existants ?
Oui, dimensionnellement parlant, les dimensions ANSI sont identiques. La véritable question est de savoir si le variateur peut fonctionner à la charge de travail réduite.
Quelle plage de températures une chaîne en acier inoxydable supporte-t-elle ?
Plus large qu’une chaîne en acier au carbone aux deux extrémités, ce qui constitue l’un de ses véritables avantages. Reportez-vous aux valeurs précises fournies par le fabricant de la chaîne pour votre grade et votre construction.
Ai-je besoin d’un lubrifiant H1 si la chaîne se trouve sous le produit ?
Oui, s’il existe la moindre possibilité d’un contact fortuit. Les éclaboussures, les gouttes et les brouillards aéroportés sont toutes considérées comme telles. La plupart des usines adoptent uniformément le lubrifiant H1 dans toute la zone alimentaire, plutôt que de gérer deux types de lubrifiants.
Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. fournit des chaînes à rouleaux et des pignons en acier inoxydable 304 et 316 pour le traitement des aliments, ainsi que des aciers au carbone zingués ou nickelés lorsque la résistance à la corrosion est requise, plutôt que la conformité au contact alimentaire. Envoyez-nous la tension réelle de la chaîne et la composition chimique du nettoyage à haute pression, et nous dimensionnerons la chaîne selon la charge de travail admissible en acier inoxydable, et non selon la valeur indiquée pour l’acier au carbone.