Conception de boîtiers étanches : tout ce qu'il faut savoir

Les équipements électroniques de divers types nécessitent une étanchéité, car si de l'eau s'y infiltre, des dysfonctionnements peuvent survenir. La fabrication de boîtiers étanches pour diverses applications est donc très courante.

Si vous souhaitez en savoir plus sur la conception de boîtiers étanches et les sujets associés, le guide ci-dessous vous aidera. Poursuivons la lecture.

Les boîtiers étanches sont usinés dans la masse chez DEK ; voir boîtiers et enceintes.

Le système de marquage de protection internationale (IP)

IP signifie International Protection Marking System (système de marquage de protection internationale), qui permet d'évaluer le boîtier des équipements électroniques. On parle aussi de marquage de protection contre la pénétration, associé à des tests d'étanchéité de différents niveaux.

Il comporte deux chiffres : le premier identifie l'étanchéité à la poussière et le second l'étanchéité à l'eau.

Décoder le code IP

Le code IP s'écrit IP suivi de deux chiffres. Le premier chiffre concerne les solides et va de 0 à 6. Il représente les niveaux de protection contre les particules de poussière.

Le second chiffre concerne les liquides et va de 0 à 9 ; il représente la protection contre l'eau.

Que signifient ces indices ?

Le premier chiffre, relatif à la protection contre la poussière, va de 0 à 6, chaque nombre représentant un niveau de protection.

• 0 : aucune protection.
• 1-2 : protection contre les particules de plus de 50 mm.
• 3-4 : protection contre les particules de poussière de plus de 2,5 mm.
• 5 : la poussière peut pénétrer, mais sans affecter le fonctionnement.
• 6 : boîtier totalement étanche à la poussière (100 %).

La protection du second chiffre est la suivante :

• 0 : aucune protection
• 1 : protection contre les gouttes d'eau tombant verticalement
• 2 : protection contre les gouttes d'eau provenant d'un angle de 15 degrés.
• 3-4 : protection contre les éclaboussures et les jets d'eau
• 5-6 : protection contre les grosses vagues
• 7-8 : protection contre l'immersion dans l'eau jusqu'à une profondeur maximale de 1 mètre.

Le système d'indices NEMA

Le système d'indices NEMA signifie National Electrical Manufacturer Association (association nationale des fabricants de matériel électrique) et donne une indication du niveau de protection d'un produit.

Il s'applique principalement aux produits industriels. Le système NEMA va au-delà de la protection contre l'eau et la poussière. Il consiste à exposer les produits aux agents corrosifs, à la glace et à l'huile.

Le système d'indices NEMA est analysé selon que le produit est utilisé à l'intérieur ou à l'extérieur. Les indices pour usage intérieur vont de 1 à 13 et indiquent la protection contre les chocs électriques et la poussière.

Les indices NEMA pour usage extérieur sont 3R, 3 et 3S. Le NEMA 4 convient aux boîtiers soumis à une forte pression d'eau.

Concevoir des joints fonctionnels

Il existe différents modèles de joints d'étanchéité à l'eau, dont voici quelques-uns :

Joints toriques statiques

Lorsque vous avez besoin d'un joint pour des produits circulaires, vous pouvez utiliser un joint torique statique. Ces joints empêchent les parties de logement en contact de bouger ; la surface d'étanchéité est donc immobile.

Joint torique dynamique

Les joints toriques dynamiques présentent un mouvement au niveau de leurs parties de logement en contact, ce qui exige une lubrification accrue du matériau. Le matériau doit également être plus résistant que celui choisi pour fabriquer des joints toriques statiques.

Conception des joints plats

Un joint plat est un type d'étanchéité qui agit comme un enduit, une colle ou un spray et maintient les assemblages. Il peut être utilisé avec ou sans divers autres produits d'étanchéité. Il convient aux étanchéités face à face et comporte plusieurs cavités.

Remarque sur la déformation rémanente à la compression

L'un des problèmes liés aux joints en caoutchouc est qu'ils peuvent prendre la forme du matériau avec lequel ils sont utilisés. Ils perdent alors leur forme ; le choix du bon matériau est donc essentiel.

Boutons

Les boutons sont utilisés dans les interrupteurs de panneau, les gâchettes et les croix directionnelles ; ils constituent des joints adaptés à ceux qui souhaitent résoudre des problèmes d'interface. Ils sont faciles à installer et abordables.

Les boutons sont fabriqués à partir de différents matériaux. La conception basse pression des boutons étanches utilise des boutons en caoutchouc, tandis que les boutons robustes font appel à des matériaux plus durs.

Choix des matériaux dans les projets de boîtiers étanches

Le choix des matériaux pour les boîtiers étanches nécessite de prendre en compte certains facteurs, à savoir :

Facteurs à prendre en compte lors du choix des matériaux

L'étape de développement détermine le matériau que vous utilisez, et pour cela, vous devrez passer par différentes étapes. Par exemple, le matériau de l'étape de développement du prototype, qui est bon marché, convient.

Vous n'avez pas à vous soucier de l'efficacité de l'étanchéité, il vous suffit de tester la conception.

Le guide de conception que vous utilisez lors de la fabrication du produit détermine le type de matériau à choisir. Par exemple, la conception d'un boîtier haute pression nécessitera des matériaux compatibles avec l'usinage CNC.

La durabilité du matériau est liée à l'environnement auquel il est soumis. Pour les environnements nécessitant des boîtiers étanches durables, des matériaux adaptés doivent être choisis.

Matériaux courants utilisés pour les boîtiers étanches

Les matériaux courants utilisés pour les boîtiers étanches sont les suivants :

Les plastiques sont polyvalents et très souvent choisis pour les boîtiers étanches en raison de leur résistance à la corrosion. Ils ne sont toutefois pas aussi solides que les boîtiers métalliques.

Les boîtiers étanches sont fabriqués à partir de métaux composés de aluminium, d'acier inoxydable et d'acier.

• Acier : il est utilisé dans les situations où la tendance à la corrosion est faible, ce qui le rend adapté aux environnements présentant peu de risque de corrosion. Il est également très durable et solide, ce qui rend les boîtiers résistants aux rayures.
• Aluminium : l'aluminium convient aux boîtiers nécessitant une stabilité à l'eau salée. Il offre une résistance à la corrosion. Il est également léger et adapté aux environnements alcalins.
• Acier inoxydable : les boîtiers en acier inoxydable sont durables et résistants à la corrosion.

Recommandations pour le prototypage étanche

Le processus de conception d'un boîtier utilise des matériaux à moindre résolution pour obtenir le bon ajustement, l'esthétique et les fonctions de la conception ; cela aide à tester la capacité d'étanchéité.

L'impression 3D PLA est un procédé adapté pour se faire d'abord une idée de l'aspect du boîtier. Elle permet de tester l'interface de la pièce, qui utilise des matériaux comme le nylon ou l'ABS imprimé en 3D.

Les matériaux plastiques utilisés pour l'impression des boîtiers sont très précis, ce qui conduit à un joint de haute qualité.

Pour les joints haute pression, vous devrez envisager un prototype en usinage CNC. Il garantit une excellente qualité de surface et un prototype très précis et aux tolérances serrées.

Quelles finitions de surface peut-on utiliser pour les boîtiers étanches ?

Le choix du type de finition de surface pour le boîtier étanche dépend du type de matériau qui le compose.

Cependant, les deux types de finitions de surface les plus couramment choisis sont présentés ci-dessous :

Anodisation

Anodisation peut être de différents types, tels que l'anodisation sulfurique, l'anodisation dure et l'anodisation chromique. Elles confèrent une couche de résistance à la corrosion aux boîtiers à base d'aluminium.

De plus, l'anodisation améliore également l'isolation électrique, la résistance à la chaleur, l'adhérence et la résistance de liaison.

Thermolaquage

Le thermolaquage est un procédé de finition de surface qui ajoute une couche protectrice à l'acier inoxydable. La poudre sèche est fusionnée sur la surface métallique par une charge électrique, puis le boîtier revêtu est laissé à durcir pour obtenir une finition finale.

Le thermolaquage rend l'acier inoxydable très résistant à la corrosion et ajoute également une couche d'épaisseur qui améliore la tolérance du boîtier.

Conseils pour la conception de boîtiers étanches

Les conseils pour les boîtiers étanches, que vous devez garder à l'esprit, sont les suivants :

• Vous pouvez souhaiter sceller complètement le boîtier, mais ce n'est pas une approche appropriée. Si vous scellez complètement le boîtier, il sera difficile pour la vapeur d'air d'entrer et de sortir du boîtier.
• Les boîtiers circulaires conviennent pour recevoir des couvercles étanches. Ils sont très faciles à utiliser et abordables.
• Les joints complexes doivent être évités ; les composants assemblés de manière étanche ne doivent pas être plus de trois.
• Lorsque vous utilisez un joint, vous devez ajouter un support sur tous les côtés. Si vous n'ajoutez pas de support, l'étanchéité peut échouer, car le joint sort de la zone de pincement.

Conclusion

La conception d'un boîtier étanche nécessite de prendre en compte tous les aspects importants, comme les matériaux, les designs, etc.

Vous pouvez nous contacter à DEK. Nous vous fournissons des boîtiers étanches de haute qualité et de précision. Nous disposons de professionnels et d'ingénieurs formés et expérimentés, ainsi que de machines avancées pour vous aider à fabriquer des boîtiers sur mesure.

FAQ

Comment fabriquer un boîtier étanche ?

Il existe différentes façons de fabriquer des boîtiers étanches, comme les joints toriques et les joints plats. Ils sont fabriqués par des procédés tels que le moulage par injection.

Quel indice IP correspond à une protection contre les intempéries ?

Les indices IP offrant une protection contre les intempéries comprennent IP66, IP67 et IP65. Ces boîtiers offrent une protection contre une forte humidité.

Pouvez-vous fabriquer un prototype de boîtier plastique étanche ?

Oui, différents types de plastiques peuvent être choisis pour fabriquer des boîtiers étanches, et les joints en caoutchouc sont également très populaires.

Pouvez-vous réaliser des tests d'étanchéité ?

Oui, en plaçant le boîtier sous une colonne d'eau, vous pouvez tester son étanchéité.