La fonction étanchéité se rencontre dans la plupart des mécanismes, où son rôle est d'une grande importance. D'ailleurs, les défaillances n'ont-elles pas très souvent comme origine un défaut d'étanchéité ? 
= Généralités =
La fonction étanchéité.
Définition.
La fonction étanchéité consiste à empêcher ou à réduire le passage d'éléments liquides, solides ou gazeux entre deux milieux. Il peut s'agir aussi bien d'éviter la sortie de fluides que l'on souhaite confiner dans un espace donné que l'entrée d'éléments indésirables dans une enceinte.
Les éléments à prendre en compte sont nombreux :
La nature du problème.
Chaque problème d'étanchéité doit faire l'objet d'une étude de cas, dans la mesure où les paramètres à prendre en compte sont extrêmement variés. Dans les situations courantes, il existe tout de même des solutions éprouvées auxquelles le constructeur expérimenté saura faire appel. Citons quelques exemples :
Les contraintes d'utilisation.
Elles sont extrêmement diversifiées : températures en service et hors service, pressions internes et externes, vitesses de glissement ou de rotation, accélération, jeux, matériaux employés, états de surface, lubrification, corrosion, abrasion, durées de vie, etc.
Classification des problèmes.
Dans certains cas, l'absence totale de communication et d'échange de matière entre les deux milieux est un impératif absolu. En revanche, il existe de nombreuses situations dans lesquelles une fuite raisonnable peut être tolérée ou même provoquée lorsqu'elle constitue une condition de bon fonctionnement du mécanisme considéré. Le débit des fuites peut être influencé par d'innombrables facteurs : différences de pression, dimensions et formes géométriques des jeux, états et déformations des surfaces, usures, porosité des enveloppes et des joints, viscosité des fluides, etc.
Démarche pour résoudre un problème d'étanchéité.
Pour concevoir une étanchéité dans de bonnes conditions, il est nécessaire de bien étudier les multiples facteurs du problème et en cas de besoin, il ne faut pas hésiter à faire appel à des fabricants expérimentés.
Entretien avec un fabricant.
En consultant un certain nombre de fa­bricants de joints on peut profiter de l'expé­rience de spécialistes. Le problème sera plus vite et mieux résolu. Un tel entretien se prépare soigneusement, il est impor­tant :
= Étanchéité statique directe =
Facteurs essentiels à considérer.
L'écoulement vers l'extérieur du fluide contenu dans une enceinte sous pression, ou l'intrusion d'éléments extérieurs dans une enceinte en dépression, dépendent :
Solutions de principe.
Réduire les défauts de surface.
Diminuer les divers ordres de rugosité (aspérités, ondulation...), choisir les usinages appropriés (rodage, galetage, polis­sage...) qui sont parfois longs et coûteux !
Attention cependant, un certain degré de rugosité est tout de même à respecter pour une étanchéité poussée. On ne peut pas atteindre les plus grands degrés d'étanchéité avec une surface parfaitement plane.
Augmenter la pression de contact.
Il faut écraser les aspérités des pièces sur l'ensemble de la surface de contact.
Exemples de solutions.
Ces quelques exemples illustrent les principes énoncés précédemment.
= Étanchéité statique avec interposition d'un joint =
Généralités.
Rôle du joint.
L'utilisation d'un joint (élément défor­mable) entre 2 surfaces évite : 
Solutions pratiques.
Les produits et composants disponibles sur le marché sont très nombreux. Parmi les solu­tions les plus courantes on peut citer quelques exemples :
Pâtes et mastics d'étanchéité.
Ils ont l'avantage de s'adapter à toutes les formes et à tous les états de surface. On les utilise pour réaliser l'étanchéité des car­ters, des pompes, des filetages, etc. Pour les petites séries, ils évitent de découper des joints, pour les grandes séries, ils peuvent être déposés par des robots.
Joints coulés.
Certains raccords de tuyauterie, ou d'autres éléments de machines, sont rendus étanches par coulée d'un métal, d'un goudron ou d'une résine dans un logement ménagé entre les deux parties à étancher. La solidification est obtenue par refroidissement pour les joints coulés en métal ou en goudron et par polymérisation pour les joints en résine.
Rubans, plaques, bandes, etc..
Ils s'adaptent aux formes les plus diverses et se découpent en fonction des besoins. Les ma­té­riaux sont très variés : papier, caoutchouc, liège, polytétrafluoroéthylène (PTFE ou Teflon) ; les produits anciens à base d'amiante (cancérigène) disparaissent du marché.
Joints toriques organiques.
Variante : joint de bride
Presse-étoupe.
On les utilise essentiellement pour les passages de câbles électriques ou de tubulures de petit diamètre à travers les parois des boîtiers, des carters, etc.
Joints gonflables.
On les utilise en particulier pour l'étanchéité des portes des avions.
Joints divers.
= Étanchéité dynamique sans joint =
Généralités.
L'étanchéité dynamique est plus difficile à réaliser que l'étanchéité statique car les mouvements relatifs des deux pièces néces­sitent un jeu, tandis que les efforts tangentiels de frot­tement dissipent sous forme de chaleur une énergie qui peut être importante et qu'il faut alors évacuer. Il faut aussi prévoir la lubrifi­cation du contact et tenir compte des phé­nomènes d'usure.
Réaliser une étanchéité dynamique sans joint, c'est accepter une fuite contrôlée et des usinages parfois coûteux. 
Solutions pratiques.
Systèmes divers.
= Étanchéité dynamique en rotation avec joint =
Généralités.
Dans la plupart des cas, une lèvre ou un joint exerce une pression sur l'arbre. Le frottement joint-arbre s'effectue toujours au même endroit, d'où le risque d'échauffement et de défaut de lubrification. Des dispositifs plus élaborés, destinés à des conditions de service plus difficiles, mettent en présence deux « glaces » planes parfaitement polies.
Solutions techniques.
Garnitures rotatives radiales.
C'est le dispositif souvent appelé « presse-étoupe » ou « presse-garniture » que l'on trouve très fréquemment dans la robinetterie, à la sortie des arbres de pompes, etc.
Joints à lèvres.
Ces joints sont souvent désignés dans les milieux de l'automobile et de la motocyclette sous le nom de « joints SPI », du nom de la société allemande qui fut la première à les fabriquer. Le montage est relativement délicat, et le démontage encore plus, étant donné qu'il ne faut provoquer aucun endommagement.
Joints à lèvres, variantes.
Outre les formes classiques, les joints à lèvre peuvent revêtir des formes extrêmement diversifiées.
Exemples :
Garnitures mécaniques.
= Étanchéité dynamique en translation avec joint =
Généralités.
Contrairement au précédent, ce type d'étanchéité ne provoque généralement pas d'échauffement localisé car les vitesses sont presque toujours beaucoup plus faibles et surtout, la surface de contact se déplace sur l'une des pièces. Ce dernier facteur est favorable pour la lubrification mais défavorable pour l'usure en raison du risque accru de rencontrer des aspérités sur la surface « balayée ».
Solutions techniques.
Joints toriques.
Ces joints ont déjà été rencontrés plus haut.
Segments de pistons.
= Étanchéités spéciales =
Joints liquides.
= Montage des joints =
Outils de montage.
Il est recommandé d'utiliser des outils de montage pour éviter les dégradations des joints sur les angles vifs et pour mieux ré­partir la pression nécessaire au montage.
Le « jeu des 21 erreurs ».
Les conceptions présentées ci-dessous peuvent paraître convenables en première analyse et pourtant, elles ne comportent pas moins de 21 erreurs pour réaliser la fonction étanchéité. 
Les 21 erreurs :
= Étanchéités et protections intégrées sur les roulements =
L'étude générale des roulements fait l'objet de chapitres spécifiques :
Accessoires d'étanchéité (autour des roulements).
Flasques en tôle emboutie.
On réalise un passage étroit sans frot­tement. Le roulement est lubrifié à la graisse. La tôle, adaptée aux dimensions du roulement, retient le lubrifiant et empêche l'intrusion des poussières.
Rondelles Z floquées.
Le flocage est formé de courtes fibres de Nylon fixées sur les rondelles et garnies de graisse. On les monte toujours par paires et on peut en faire varier le nombre.
Anneaux NILOS.
Ils sont constitués d'un ensemble de chica­nes monobloc en tôle.
Systèmes divers.
Remarque : il faut noter que si l'on trouve la plu­part de ces systèmes couramment asso­ciés à des roulements, il n'est pas interdit de les utiliser pour d'autres applications.
= Les matériaux des joints =
Le matériau d'un joint doit assurer sa fiabilité, son efficacité et sa durée de vie. Les matériaux disponibles étant extrêmement nombreux, il est conseillé de consulter les fabricants pour un choix judicieux.
Les élastomères.
Ce sont des composés à base de caout­choucs naturels ou synthétiques et d'autres produits (charges) comme le graphite, le talc, ...
Tissus enduits de caoutchouc.
L'incorporation de tissus dans les caout­choucs améliore la tenue mécanique et la résis­tance à l'extrusion
Les thermoplastiques ou plastomères.
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Élastomères thermoplastiques.
Ils réunissent les qualités des élastomères et des thermoplastiques. Ces produits, dif­ficiles à mettre au point, sont actuellement l'objet de recherches intensives. Ils se caractérisent par des propriétés telles que :
= Dégradation des joints et de leur environnement =
Les divers modes de dégradation des surfaces sont décrits dans le livre de tribologie :
Usure par abrasion.
Abrasion par contact direct.
Elle est due pour l'essentiel à une rugosité trop grande des surfaces antagonistes, pour lesquelles un polissage soigné s'impose.
Abrasion par un fluide contaminé.
La présence de particules en suspension dans le fluide à étancher peut être due à la nature même de ce fluide, mais elle peut aussi être due à une pollution accidentelle, par exemple en cas de défaillance du système de filtration.
Dégradations par l'air contenu dans le fluide.
Érosion par des bulles d'air.
De l'air peut parfois s'infiltrer dans le jeu d'étanchéité. Lorsque la pression chute bru­talement, les bulles d'air se dilatent et libè­rent une énergie importante.
Dégradation par « effet diesel ».
L'air rapidement comprimé peut se trou­ver échauffé jusqu'au point d'auto-inflamma­tion du mélange air-huile, d'où la brûlure ou la fusion du joint. La pression locale peut atteindre 5 à 6 fois la pression de service.
Cavitation.
Lorsqu'un fluide passe à travers un étranglement, il peut se créer un vide par effet Venturi. Le résultat est une désorption d'air ou la formation de bulles de vapeur. Lorsque la pression augmente à nouveau, les bulles peuvent imploser, ce qui provoque une érosion par effet de jet.
Dégradation par pression et pression de remorque.
Pression de remorque.
Le fluide entraîné par la tige s'introduit dans le jeu d'étanchéité. Il se crée une pression supplémentaire dite « pression de remorque ».
Dégradations diverses.
Vibrations.
Lorsque le mouvement du piston s'effec­tue par à-coups (stick-slip), les vibrations peuvent produire des dégradations du joint et parfois des pièces métalliques voisines.
Extrusion.
Sous l'effet de la pression, le cylindre se dilate et le jeu d'étanchéité s'accroît au point que le joint peut y être chassé. Lorsque la pression chute, il se trouve écrasé. On cons­tate des dégradations par « grignotage » du matériau. Les bagues anti-extrusion évitent ce phénomène.
= Bibliographie =