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TECHNIQUES DE SERRAGE DES BOULONS : LES POUR ET LES CONTRE

Lors de l’assemblage d’un produit à l’aide d’un boulon et d’un écrou, le procédé peut sembler plus ou moins banal. Mais l’est-il vraiment ? La réponse est non !

Lorsque nécessaire, la précharge d’un assemblage boulonné peut s’avérer une tâche difficile. Une précharge insuffisante causée par une méthode de serrage inadéquate peut être à l’origine d’une défaillance d’un joint boulonné.

Tension, Tension, Tension!

method to tighten a bolt
Tous les joints boulonnés sont destinés à fournir une certaine force de serrage; la méthode de serrage est ce qui permet de l’atteindre. Le boulon agit comme un ressort pour générer et conserver la précharge dans le joint. Si le boulon n’est pas correctement étiré ou tendu, la précharge visée ne peut être atteinte et maintenue.

Diverses techniques de serrage ont été développées, telles que :

• Contrôle du couple de serrage
• Utilisation d’un indicateur direct de tension
• Serrage d’angle (méthode du tour d’écrou)
• Utilisation d’assemblages de boulons à serrage limite.

Quelle est la meilleure méthode pour serrer un boulon ?

Diverses méthodes sont privilégiées selon le segment de marché ou l’application, et chacune d’entre elles comporte ses avantages et ses inconvénients.

1. Contrôle du couple de serrage

Le couple de serrage est un moment de force de rotation appliquée à la tête du boulon de sorte que le filetage du boulon s’insère dans l’écrou et comprime les plaques du joint. Le boulon est de plus en plus tendu à mesure que les plaques sont comprimées; plus la charge appliquée est grande, plus le couple de serrage est élevé.

Le couple appliqué doit surmonter les frottements pour générer une force de serrage ou une charge.

De manière générale, 50 % du couple appliqué est utilisé uniquement pour surmonter les frottements sous la tête et 40 % l’est pour surmonter les frottements des filets.

Le reste du couple appliqué, soit 10 %, génère la charge dans le joint.

OutilsTorque Tightening
L’outil le plus simple est une clé à cliquet, qui a une précision de +/- 4 %.
D’autres outils électriques, pneumatiques et à main sont aussi utilisés. Bien qu’ils soient aussi disponibles, les outils à chocs devraient être évités.
Pour
– Lorsqu’une force de serrage précise n’est pas essentielle, il s’agit d’une technique rapide et relativement peu coûteuse.
Contre
– Il ne s’agit pas vraiment d’une technique permettant d’indiquer la force de serrage, qui peut être très variable étant donné le manque de précision de l’outil et les variations dues au frottement.

 

 

2. Utilisation standard d’un indicateur direct de couple

Les rondelles d’indication de niveau de précharge (DTI) fournissent une méthode permettant de confirmer de manière qualitative que l’élément de fixation qui a été serré a généré le bonne prétension dans le joint. L’inspection est faite avec la jauge d’épaisseur appropriée ou on confirme visuellement que la rondelle a été complètement aplatie.

Les rondelles d’indication Squirter® fournissent l’indicateur visuel « Squirt » lorsque la bonne précontrainte a été atteinte.

Le monteur de charpentes métalliques est en mesure de déterminer si la prétension est appropriée en en jugeant visuellement selon l’apparence, la quantité et le nombre de « Squirt » visibles.

Une inspection visuelle est faite pour confirmer que la quantité et le nombre d’indicateurs visuels sont les mêmes comparativement à des pièces testées avec un tensiomètre Skidmore ; il faut exercer son jugement.

OutilsDirect Tension Indicators, Standard
Cette technique donne une « indication » de la tension et permet l’utilisation de divers types d’outils:
– Clés à main
– Outils de serrage au couple pneumatiques ou électriques
– Outils de serrage d’angle
Pour
-Procure une véritable indication de la tension d’un assemblage boulonné
Contre
– Coûteux
– Avec les rondelles Squirter, la répétabilité repose sur le jugement et l’expérience de l’installateur. Même si cette technique permet de confirmer la tension dans le joint, une méthode fiable est tout de même requise, qu’il s’agisse de serrage au couple ou d’angle.

 

3. Serrage d’angle ou méthode du tour d’écrou

Il s’agit d’une technique de haute précision pour installer des boulons de structure qui permet une prétension très uniforme. Elle est utilisée dans plusieurs marchés dont celui de l’automobile.

L’uniformité de la prétension est obtenue grâce aux propriétés mécaniques très répétables des éléments de fixation en acier, sans devoir reposer sur le serrage et sans que les changements de frottement aient à être considérés.

L’installation peut être faite avec un outil électrique de tour d’écrou. L’outil est suffisamment sophistiqué pour effectuer un serrage à bloc puis appliquer un couple à l’écrou pour qu’il effectue la rotation appropriée. Encore une fois, cela requiert fréquemment la présence d’un monteur de charpentes métalliques à chaque extrémité du joint.

L’inspection peut être visuelle à l’aide de marques de référence ou être faite à l’aide d’une clé dynamométrique.

OutilsAngle or Turn-of-Nut Method
Tout est dans la méthode; les outils offrent une grande flexibilité :
– Clés à main
– Pneumatiques, à chocs, électriques
– Outils de serrage d’angle
Pour
– Technique de serrage simple
– Plusieurs types d’outils permettant d’obtenir une force axiale efficace et répétable
Contre
Il ne semble pas y en avoir !

 

 

4. Boulonnage structurel (boulons à serrage limite)

Ces boulons sont installés à l’aide d’une clé à cisaillement unique qui maintient le boulon en place tout en en faisant tourner l’écrou. Lorsque la bonne prétension est atteinte, la pointe du boulon à serrage limite se détache et la rotation cesse.

Comme la méthode du tour d’écrou, cette technique s’appuie sur les propriétés mécaniques de l’élément de fixation pour déterminer la prétension. Les variations en matière de frottement du joint sont sans effet sur l’atteinte de la prétension appropriée. L’inspection consiste simplement à vérifier visuellement si la pointe du boulon a été cisaillée.

OutilsStructural Bolting (Tension Control Bolts)
Cette technique de serrage convient à un type d’outil d’installation :
– Clé à cisaillement (habituellement, une seule clé à cisaillement peut serrer deux types de boulons avec des douilles interchangeables)
Pour
– Technique de serrage simple
– Permet d’obtenir une force axiale efficace et répétable
Contre
Encore une fois, il ne semble pas y en avoir ! !

 

 

 

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