Introduction La fissuration de la matrice annulaire figure parmi les modes de défaillance les plus coûteux dans le fonctionnement des presses à granulés. Contrairement à l'usure progressive qui dégrade graduellement la qualité des granulés et se manifeste par une baisse du débit et une augmentation des fines, la fissuration survient souvent brutalement, entraînant des arrêts de production imprévus, des pertes de production et, dans les cas les plus graves, des dommages aux rouleaux, aux roulements et à l'arbre principal. Une seule défaillance catastrophique d'une matrice annulaire peut coûter à une usine d'aliments pour animaux de taille moyenne des dizaines de milliers de dollars en pertes de production, en pièces de rechange et en main-d'œuvre pour la maintenance d'urgence. Comprendre les causes profondes de la fissuration de la matrice annulaire et mettre en œuvre des mesures préventives est essentiel pour la fiabilité de la production et la maîtrise des coûts. 1. Les deux catégories de fissuration de la matrice annulaire Les fissures de la matrice annulaire se répartissent en deux grandes catégories : Fissures mécaniques : Elles résultent d'une installation incorrecte, de composants d'accouplement usés ou de contraintes mécaniques excessives. Ces fissures prennent généralement naissance aux points de concentration de contraintes (surfaces de montage, rainures de clavette, trous de vis ou interfaces de serrage) et se propagent le long des zones de contrainte maximale. Fissures opérationnelles : Elles résultent d'une utilisation incorrecte, notamment une surcharge, des dommages causés par des corps étrangers, des procédures de démarrage/arrêt incorrectes ou un nettoyage insuffisant de la matrice. Ces fissures prennent souvent naissance sur la surface de travail et peuvent présenter des motifs caractéristiques liés à la position du rouleau. Ces deux catégories sont évitables grâce à des procédures appropriées et une maintenance rigoureuse. 2. Les 15 causes et leurs solutions L'analyse suivante est organisée par mécanisme de défaillance, du plus fréquent au moins fréquent, d'après l'expérience acquise sur le terrain dans les usines d'aliments pour animaux. Chaque cause est associée à sa signature diagnostique et à une action corrective. Catégorie A : Usure des composants et ajustement mécanique 1. Usure du bloc de serrage (points brillants sur la surface de serrage) Cause : Le bloc de serrage à l'intérieur de l'anneau de serrage est usé ou déformé, ce qui crée une répartition inégale de la pression sur le corps de la matrice annulaire. Une pression élevée localisée à l'interface de serrage amorce des fissures. Signature diagnostique : Points brillants ou zones polies sur la surface de serrage, marques d'usure irrégulières sur la surface de la roue d'entraînement. Solution : Remplacer rapidement l'anneau de serrage. Ne pas tenter de compenser l'usure des brides par un serrage excessif [1]. 2. Usure de la surface de contact de la roue d'entraînement Cause : La surface de contact de la roue d'entraînement est usée, ce qui provoque un jeu important entre la matrice et l'ensemble de rouleaux. Ce jeu permet à la matrice de se déplacer sous charge, créant des forces d'impact qui amorcent des fissures. Signes diagnostiques : usure visible sur la surface de montage de la roue d'entraînement, jeu mesurable entre la matrice et la roue d'entraînement, usure irrégulière sur la surface intérieure de la matrice. Solution : remplacer ou réparer rapidement la roue d'entraînement. Alternativement, augmenter la tolérance d'ajustement de la surface d'assemblage de la matrice annulaire conformément aux spécifications du fabricant [1]. 3. Usure ou déformation de la bague de compression. Cause : la bague de compression qui maintient la matrice annulaire axialement s'use ou se déforme avec le temps, réduisant la force de serrage et permettant un déplacement de la matrice sous charge. Signes diagnostiques : déformation ou usure visible sur la surface de la bague de compression, jeu axial dans l'assemblage de la matrice. Solution : inspecter et remplacer rapidement la bague de compression. Il s'agit d'une pièce consommable qui doit faire partie de la maintenance préventive planifiée [1]. 4. Usure de la clavette d'entraînement. Cause : l'usure de la clavette d'entraînement qui transmet le couple de la roue d'entraînement à la matrice annulaire crée un jeu qui permet des charges d'impact lors du démarrage et des changements de charge. L'effet de martelage répété amorce des fissures de fatigue au niveau de la rainure de clavette. Signes de diagnostic : Usure visible de la clavette d'entraînement, jeu mesurable entre la clavette et la rainure, présence de débris métalliques dans la rainure. Solution : Mesurer régulièrement le jeu entre la clavette et la rainure. Remplacer la clavette d'entraînement lorsque le jeu dépasse les spécifications du fabricant [1]. 5. Dommages aux paliers de l'arbre principal. Cause : Des paliers d'arbre principal endommagés entraînent un jeu de l'arbre, générant des forces latérales cycliques sur la matrice annulaire. Ces forces créent des contraintes de fatigue qui se concentrent aux points de fixation. Signes de diagnostic : Bruit audible du palier, faux-rond visible de l'arbre, vibrations augmentant avec la vitesse de fonctionnement, usure irrégulière de la matrice. Solution : Remplacer rapidement le palier de l'arbre principal. Le remplacement des paliers doit respecter l'intervalle préconisé par le fabricant, et non seulement en cas de défaillance manifeste [1]. 6. Fatigue des ressorts Belleville. Cause : Les rondelles Belleville du système de serrage de la matrice perdent de leur élasticité au fil du temps en raison des charges cycliques. Une force de ressort insuffisante entraîne un mouvement de la matrice et des chocs. Signes de diagnostic : Force de serrage réduite (mesurable à la clé dynamométrique lors du montage), mouvement de la matrice détecté en fonctionnement. Solution : Ajouter ou remplacer les ressorts Belleville. Envisagez d'utiliser des ressorts de qualité supérieure si la fatigue survient prématurément [1]. 7. Usure et déformation du couvercle de la matrice de presse Cause : Le couvercle de la matrice de presse s'use et se déforme avec le temps. Des vis desserrées ou endommagées au niveau des points de fixation du couvercle créent une concentration de contraintes au niveau des trous de vis sur la face d'extrémité de la matrice annulaire. Signes diagnostiques : Fissures partant des trous de vis sur la face d'extrémité, vis du couvercle desserrées ou manquantes, déformation visible du couvercle. Solution : Remplacez le couvercle de la matrice de presse. Inspectez les trous de vis lors de chaque changement de matrice et remplacez toute fixation présentant des dommages au filetage [1]. Catégorie B : Procédures et réglages d'utilisation 8. Jeu rouleau-matrice incorrect Cause : Lorsque le jeu entre le rouleau de presse et la matrice annulaire est trop faible (inférieur à 0,1 mm), un contact dur se produit entre le rouleau et la surface de la matrice. Ce contact métal-métal génère des contraintes localisées élevées et peut amorcer des fissures superficielles qui se propagent vers l'intérieur. Signes diagnostiques : Traces rayées ou polies sur la surface intérieure de la matrice correspondant aux positions du rouleau, usure rapide du rouleau et de la matrice, fissures le long des traces du rouleau. Solution : Maintenir un écart de 0,1 à 0,3 mm. Utiliser un nouveau rouleau de presse avec une nouvelle matrice pour garantir un écart uniforme. Vérifier l'écart en plusieurs points sur la circonférence après l'installation [1], [2]. 9. Installation incorrecte du rouleau (désalignement axial) Cause : Le rouleau de presse n'est pas installé correctement, ce qui provoque un désalignement axial entre le rouleau et la zone de travail de la matrice annulaire. Cela crée une pression inégale sur la largeur de la matrice, un bord subissant une charge plus élevée. Signe diagnostique : Bande d'usure irrégulière sur la surface de la matrice (plus large d'un côté), fissures partant du bord de la surface de travail. Solution : Installer correctement l'ensemble du rouleau de presse en suivant les procédures d'alignement du fabricant. Vérifier le parallélisme du rouleau avec la surface de la matrice après l'installation [1]. 10. Élimination inefficace du fer Cause : Le séparateur magnétique ou le dispositif d'élimination du fer en amont du granulateur perd en performance. Des objets métalliques (boulons, écrous, fragments de fil, débris d'usure provenant d'équipements de traitement précédents) pénètrent dans la chambre de granulation et créent des indentations sur la surface de travail qui deviennent des points de concentration de contraintes pour l'amorçage de fissures. Signe diagnostique : Indentations visibles ou Marques d'impact sur la surface de travail de la matrice, fissures rayonnant à partir des points d'impact. Solution : Inspecter et nettoyer régulièrement l'équipement d'élimination du fer. Tester périodiquement la force de l'aimant. Installer plusieurs niveaux de protection magnétique (aimant primaire à l'entrée, aimant secondaire avant le broyeur à granulés) [1]. 11. Goupille de sécurité ou protection contre les surcharges inadéquates. Cause : L'utilisation d'une goupille de sécurité ou d'un siège de goupille de sécurité inappropriés, avec une résistance au cisaillement trop élevée, permet à une charge excessive d'atteindre la matrice annulaire avant que le dispositif de sécurité ne s'active. Signes diagnostiques : Fissures sans avertissement préalable, goupille de sécurité intacte après la défaillance de la matrice, signes de surcharge (pics de courant moteur enregistrés). Solution : Utiliser les goupilles de sécurité fournies par le fabricant du broyeur à granulés avec la résistance au cisaillement appropriée pour la matrice et l'application. Ne jamais remplacer les goupilles par des goupilles de résistance supérieure pour « résoudre » des défaillances fréquentes ; un cisaillement fréquent indique un problème de processus qui doit être examiné [1]. 12. Matrice non nettoyée à l'arrêt (obstruction par des résidus de matériau durci). Cause : Lorsque le broyeur à granulés arrête la production avec du matériau d'alimentation encore présent dans les trous de la matrice, la chaleur résiduelle sèche et durcit le matériau. Au redémarrage, ces bouchons durcis résistent à l'extrusion avec une force beaucoup plus élevée que la résistance au cisaillement. La présence de pâte fraîche crée une pression localisée excessive susceptible de fissurer la filière. Signe diagnostique : fissures après redémarrage suite à un arrêt de production, présence de matière durcie dans les trous de la filière adjacents à la fissure. Solution : avant l’arrêt, purger la filière avec un matériau huileux non corrosif (tel que de la farine d’oléagineux ou un composé de nettoyage spécifique pour filières) qui remplit les trous et empêche le durcissement. Cette procédure est obligatoire pour tout arrêt supérieur à 30 minutes [1], [2]. 13. Utilisation d’outils en acier dur pour l’installation/le retrait de la filière. Cause : le martelage direct de la filière annulaire avec des outils en acier dur (marteau en fer, chasse-goupille en acier) lors de l’installation ou du retrait provoque des microfissures et des concentrations de contraintes dues aux impacts, qui peuvent se propager et former des fissures complètes lors des opérations ultérieures. Signe diagnostique : marques d’impact sur le corps ou la face d’extrémité de la filière, fissures prenant naissance au niveau ou à proximité des points d’impact visibles. Solution : utiliser uniquement des marteaux en bois ou à embout souple pour l’installation de la filière. Si une force excessive semble nécessaire, rechercher la cause (désalignement, bavures sur les surfaces de contact, dimensions de la filière incorrectes) plutôt que d’appliquer une force supplémentaire [1], [2]. 14. Alimentation excessive ou alimentateur mal réglé après changement de matrice. Cause : Lors du passage à une matrice de diamètre inférieur ou à une matrice avec une configuration de trous différente, l’alimentateur doit être réglé pour correspondre au débit de la nouvelle matrice. Une alimentation excessive entraîne une accumulation de matériau entre les rouleaux, augmentant la charge au-delà de la limite structurelle de la matrice. Signes diagnostiques : Fissures peu après le changement de matrice, signes de surcharge de la matrice (courant moteur égal ou supérieur au maximum nominal), pontage ou accumulation de matériau entre les rouleaux. Solution : Régler la vitesse du moteur de l’alimentateur après le changement de matrice. Utiliser un variateur de fréquence (VFD) ou un contrôleur électromagnétique pour adapter le débit d’alimentation à la capacité de la matrice. Commencer par un débit d’alimentation réduit et l’augmenter progressivement tout en surveillant le courant moteur [1]. 15. Absence de racleur d’alimentation avec des matériaux à haute teneur en fibres. Cause : Lors du traitement de matériaux à haute teneur en fibres sans racleur d’alimentation correctement installé, le matériau s’accumule de manière irrégulière sur la largeur de la matrice, créant une répartition inégale de la pression et une surcharge localisée. Signes diagnostiques : Fissures sur un côté de la surface de travail de la matrice, répartition inégale du matériau visible pendant le fonctionnement. Solution : Installer un nouveau racleur d’alimentation et vérifier son uniformité. Répartition du matériau sur toute la largeur de la matrice. Pour les broyeurs traitant des formulations variées, envisager des racleurs réglables [1]. 3. Programme de maintenance préventive | Intervalle | Inspection/Activité | |—|—| | Quotidiennement | Vérifier l'équipement d'enlèvement de fer, inspecter la surface de la matrice pour détecter les marques d'impact, vérifier l'écartement des rouleaux | | Hebdomadairement | Mesurer le jeu de la clavette d'entraînement, inspecter l'état de la bague de compression, vérifier le couple du ressort Belleville | | Mensuellement | Vérifier l'état du palier de l'arbre principal (analyse vibratoire si disponible), inspecter le couvercle et les fixations de la matrice de la presse | | À chaque changement de matrice | Inspecter les blocs de serrage, la surface de montage de la roue d'entraînement, utiliser de nouveaux rouleaux avec la nouvelle matrice | | À chaque arrêt > 30 min | Purger la matrice avec un matériau huileux | 4. Organigramme de diagnostic des causes profondes Lorsqu'une matrice annulaire se fissure, suivre cette séquence de diagnostic : 1. Examiner l'emplacement de la fissure : fissures sur les surfaces de montage Catégorie A (usure des composants) ; fissures sur la surface de travail Catégorie B (fonctionnelles) 2. Vérifier les dossiers de maintenance : la matrice a-t-elle été changée récemment ? L'alimentateur a-t-il été réglé ? De nouveaux rouleaux ont-ils été installés ? 3. Inspecter les composants d'accouplement : mesurer le jeu de la clavette d'entraînement, la compression État de l'anneau, usure du bloc de serrage 4. Examiner les journaux d'exploitation : vérifier le courant du moteur au moment de la panne (surcharge ?), le débit de production (alimentation excessive ?), les modifications récentes de la formulation (augmentation de la teneur en fibres ?) 5. Documenter la panne : photographier l'emplacement et le motif de la fissure, conserver la matrice défectueuse pour une analyse métallurgique si le mode de panne est incertain 5. Exemple de cas : Fissuration de la matrice après un changement de formulation Une usine d'aliments pour volailles a constaté deux fissures dans sa matrice annulaire dans les trois mois suivant une reformulation incluant des sous-produits plus riches en fibres. L'enquête a révélé : – La teneur en fibres était passée de 5 % à 9 %, mais le racleur d'alimentation n'avait pas été mis à niveau – La matrice était dimensionnée pour la formulation originale à faible teneur en fibres – Le matériau s'est accumulé de manière inégale, créant une pression 40 % plus élevée sur un bord de la matrice Actions correctives : Installation d'un racleur d'alimentation amélioré, ajustement du taux de compression à la formulation plus riche en fibres et mise en place d'une notification de changement de formulation à l'équipe de maintenance avant la mise en production des nouvelles rations. Aucune autre fissure n'est survenue au cours des 12 mois suivants. Conclusion Les 15 causes de fissuration de la matrice annulaire sont toutes évitables. Le point commun entre ces problèmes est une maintenance rigoureuse et le respect des procédures d'utilisation du fabricant. Les usines d'aliments pour animaux qui appliquent le programme de maintenance préventive décrit ci-dessus, maintiennent un écart correct entre le rouleau et la matrice, utilisent les outils appropriés pour l'installation des matrices, purgent ces dernières avant l'arrêt et adaptent les matrices aux formulations peuvent espérer éliminer la grande majorité des incidents de fissuration des matrices annulaires. Lorsqu'une fissure survient, un diagnostic systématique de la cause première permet d'éviter toute récidive. Cet article fait partie de la série de ressources techniques sur les matrices annulaires.
Date de publication : 20 juin 2026
