Les boulons à haute résistance constituent l’un des produits les plus cruciaux du secteur industriel, jouant un rôle essentiel dans l’assemblage de divers types de machines. Connaissez-vous les méthodes de fixation des boulons à haute résistance ? Et comment choisir la bonne méthode de fixation ? Dans cet article, TorcStark apportera une réponse détaillée à ces deux questions.

Maintenant, commençons !

Les boulons à haute résistance sont divisés en deux types : à grande tête hexagonale et à cisaillement dynamométrique. Ils ne diffèrent que par leur forme et leurs méthodes de fixation, avec des performances de contrainte identiques. Chaque type de boulon à haute résistance a sa méthode de fixation applicable, et nous approfondirons une analyse spécifique.

1. Méthode de fixation pour les grands boulons à tête hexagonale haute résistance

Les gros boulons à tête hexagonale à haute résistance relèvent des boulons de type ordinaire et sont largement utilisés en Europe, en Amérique et en Chine. Ils sont largement utilisés, notamment dans les ponts ferroviaires, la Chine adoptant exclusivement ce type.

Les méthodes de fixation pour les gros boulons à tête hexagonale à haute résistance incluent les méthodes de couple et d'angle.

1.1 Méthode de couple

La méthode de serrage consiste à serrer l'écrou à l'aide d'un clé dynamométrique qui affiche les valeurs de couple.

L'opération comprend généralement deux étapes : un serrage préliminaire et un serrage final. Pour les gros joints, cela doit comporter trois étapes : un serrage préliminaire, un serrage répété et un serrage final.

Le but des serrages préalables et répétés est de rapprocher les plaques reliées. Le couple de serrage préliminaire doit être d'environ 50% du couple de construction, et le couple de serrage répété est égal au couple de serrage préliminaire.

Après un serrage préliminaire ou répété, les boulons à haute résistance doivent être marqués d'une couleur sur l'écrou. Ensuite, répétez le serrage en fonction de la valeur du couple de construction. Une fois le serrage répété terminé, marquez l'écrou avec une autre couleur.

Conseil:

Serrage préliminaire : Lorsque vous vissez le boulon dans le trou de la pièce, utilisez une clé dynamométrique électrique pour appliquer la force appropriée pour le pré-serrage. Cela garantit que le boulon s'adapte parfaitement à l'objet fixe sans force excessive.

Serrage répété : Après le serrage préalable du boulon, du fait du relâchement du boulon lui-même et de la déformation de l'objet fixe, il est nécessaire d'appliquer à nouveau le couple approprié pour amener le boulon à l'état de tension prédéterminé.

Serrage final : Après avoir terminé le serrage préliminaire et répété, appliquez à nouveau un couple fort pour amener le boulon à l'état d'étanchéité final prédéterminé.

Le couple de construction T doit être déterminé selon la formule suivante :

T=kd(P+δP) (Formule 1-1)

Où:

  • d est le diamètre nominal du boulon.
  • P est la pré-tension du boulon.
  • δP est la valeur de la perte de pré-tension provoquée par le relâchement du boulon après serrage de compensation, généralement autour de 10% de la pré-tension.
  • k est le coefficient de couple.

Comme le montre la formule ci-dessus, le couple de serrage appliqué est non seulement proportionnel au diamètre nominal du boulon et à la prétension spécifiée, mais dépend également du coefficient de couple.

Le coefficient de couple doit être déterminé par des expérimentations préalables, et les usines fournissent généralement cette valeur pour chaque lot de boulons à la livraison. Ce coefficient représente la valeur fondamentale du coefficient de couple, reflétant la qualité de fabrication des boulons. Des facteurs tels que le traitement de la surface du boulon (noircissement, phosphatation), la propreté de la surface, la précision du filetage, la lubrification, etc. contribuent à ce coefficient, indicateur de la qualité de fabrication du boulon. Toutefois, elle est déterminée dans des conditions spécifiques en usine.

Divers facteurs externes influencent également le coefficient de couple, tels que le transport, le stockage, le fait que les filetages soient endommagés pendant l'utilisation, s'ils soient contaminés par de la poussière ou de l'huile, et s'ils ont été exposés à l'humidité ou rouillés.

Même si ces facteurs sont évités, d'autres éléments tels que le nombre de couches, l'épaisseur et la planéité des plaques connectées, la séquence de serrage du groupe de boulons, la vitesse de serrage, la présence de lubrifiant (graisse) entre l'écrou et le boulon ou entre l'écrou et la rondelle, la température lors du serrage (qui diminue à mesure que la température augmente) et la rapidité du serrage final ont tous un certain impact sur le coefficient de couple.

Si le coefficient de couple est élevé avec une grande variabilité, cela indique que le couple de construction est élevé et que la pré-tension du boulon est instable. Cela rendra inévitablement difficile la garantie de la qualité. De plus, une augmentation du couple de construction augmente non seulement la contrainte de cisaillement générée lors du serrage, mais augmente également l'intensité de l'équipement et du travail lors du serrage. Par conséquent, lors de l'utilisation de la méthode du couple, il est nécessaire de déterminer le coefficient de couple en fonction des conditions d'ingénierie réelles avant la construction pour garantir la qualité du projet.、

1.2 Méthode angulaire

La méthode de l'angle ne nécessite pas l'utilisation d'une clé spécialisée. Il contrôle l'angle de rotation de l'écrou, gérant efficacement la contrainte du boulon pour atteindre la pré-tension spécifiée. Il s’agit donc d’une méthode de fixation simple et efficace, largement utilisée aux États-Unis.

La méthode des angles nécessite également deux étapes : un serrage préliminaire et un serrage final.

Pour le serrage préliminaire, une clé courte (30 ~ 50 cm de long, serrée par une seule personne, atteignant environ 20% ~ 30% de pré-tension) peut être utilisée pour serrer l'écrou jusqu'à ce que les plaques soient bien serrées les unes contre les autres et qu'une marque soit faite. Ensuite, à l'aide d'une clé longue (ou d'une clé électrique et pneumatique), l'écrou est serré à partir de la position marquée pendant 1/3 à 1/2 tour supplémentaire (120° à 180°) pour atteindre la position finale.

L'angle de serrage final doit être déterminé en fonction de la relation avec la pré-tension et est lié à l'épaisseur de l'empilement de plaques (h) et au diamètre du boulon (d). Les réglementations actuelles au Japon et aux États-Unis sont les suivantes :

Japon:

  • h≤8d ou h≤200mm 1/2 cercle
  • h>8d ou h>200mm 2/3 cercle

ETATS-UNIS:

  • h≤4d 1/3 cercle
  • 4d<h≤8d 1/2 cercle
  • 8j < h ≤ 12 j 2/3 cercle

2. Méthode de fixation pour les boulons à haute résistance de type couple-cisaillement

Les boulons à haute résistance de type couple-cisaillement ont été initialement introduits au Japon.

En raison de la conception inhérente du boulon, il comporte une rainure et une tête de came à l'extrémité du boulon. La profondeur de rainure est déterminée en fonction de la relation entre le couple requis pour finalement briser la tête de came et la pré-tension. Par conséquent, lorsque la tête de came se brise, le boulon atteint la valeur de prétension spécifiée.

Le serrage des boulons à haute résistance de type couple-cisaillement implique également un serrage préliminaire et un serrage final, avec un serrage supplémentaire répété au milieu pour les gros joints.

Un pré-serrage et un serrage répété peuvent être effectués à l'aide d'un clé dynamométrique électrique, avec la valeur de couple également fixée à 50% de la formule (1-1) et un coefficient de couple de 0,13. Ainsi, le couple de serrage préliminaire/serrage répété peut être exprimé comme suit :

T0=0,065d(P+δP)(Formule 2-1)

Après un serrage préliminaire ou répété, les boulons à haute résistance doivent être marqués d'une couleur sur l'écrou. Ensuite, un spécialiste Clé électrique de type TC est utilisé pour serrer l'écrou et la tête de came jusqu'à ce que la tête de came se brise.

La fixation des boulons à haute résistance de type couple-cisaillement est simple et facilite l'inspection pour savoir si les boulons sont sous-serrés ou trop serrés. Il est donc fortement favorisé par les unités de construction. L'inconvénient est que la tête de came nécessite une consommation d'acier un peu plus élevée. De plus, s’il n’y a pas de contrôle strict sur l’erreur de fabrication de la profondeur de la rainure, cela peut introduire une certaine variabilité dans la pré-tension des boulons.

3. Analyse de deux méthodes de serrage de boulons à haute résistance

3.1 Analyse de la méthode de fixation par boulons à haute résistance de type couple-cisaillement

La méthode de fixation des boulons à haute résistance de type couple-cisaillement est simple et facile à inspecter. Par conséquent, tant qu’il existe un approvisionnement et un accès fiables à clés dynamométriques électriques, et la qualité des boulons répond aux normes nationales, il s'agit d'une option viable pour une utilisation dans les structures de construction.

3.2 Analyse de la méthode de fixation des grands boulons à tête hexagonale à haute résistance

La fabrication de boulons à grande tête hexagonale à haute résistance est relativement simple, avec une large disponibilité d'approvisionnement. Cependant, son procédé de fixation nécessite certaines spécifications, notamment concernant la détermination du coefficient de couple et du couple de fixation. Bien que plusieurs facteurs affectent le coefficient de couple, en améliorant le contrôle qualité de la fabrication des boulons et la gestion de la technologie de construction, la fiabilité de la qualité de la connexion peut être atteinte à un niveau plus élevé.

Conseil:

Garantir la qualité des boulons est crucial, et la clé réside dans la réduction du coefficient de couple et la minimisation de sa variabilité lors de la fabrication des boulons.

Le traitement de phosphatation de surface des boulons, écrous et rondelles à haute résistance peut réduire considérablement le coefficient de couple et sa variabilité. Le coefficient de couple peut être réduit d'environ 50%, allant généralement de 0,115 à 0,120, avec un écart type de 0,0026 à 0,0098 et une variabilité de pré-tension de 0,016 à 0,096.

La méthode de fixation des boulons à grande tête hexagonale à haute résistance, utilisant la méthode de l'angle, est simple et pratique. Cependant, il est crucial de contrôler strictement l’angle de serrage final ; sinon, il existe un risque de serrage insuffisant ou excessif, un serrage excessif étant plus probable.

Dans des circonstances normales, les valeurs de prétension obtenues à l'aide de la méthode du couple sont généralement stables. Cependant, divers facteurs au cours de la construction peuvent influencer le coefficient de couple, ce qui rend plus difficile la réalisation d'analyses quantitatives. Des facteurs tels que l'impact des fluctuations de température pendant la construction (changement d'environ k=士6,15X10-4~士6,6X10-4/℃, avec un taux de changement moyen d'environ 0,48% à 0,50% par degré Celsius) et l'effet d'un changement intempestif le serrage final peut augmenter ou diminuer le coefficient de couple, ce qui rend souvent difficile la fourniture d'une analyse quantitative.

Dans de telles situations, il est conseillé d’envisager d’utiliser la méthode angulaire pour le serrage final, combinant à la fois les méthodes couple et angulaire. Lors de l'utilisation de la méthode de l'angle, après le serrage final, il est recommandé de vérifier en tapant sur chaque boulon avec un petit marteau pesant 0,3 à 0,5 kg. De plus, les contrôles de la clé dynamométrique doivent être effectués en desserrant l'écrou serré de 30° à 50°, puis en le resserrant dans sa position d'origine pour vérifier s'il y a un écart significatif (ne dépassant pas 10%).

Cette approche permet aux deux méthodes de fixation de se compléter. Le contrôle du couple peut être calculé à l'aide de la formule suivante :

Tzb=kdP

Sommaire:

Étant donné que les boulons à haute résistance sont couramment utilisés pour la connexion de ponts, de voies ferrées et d'équipements à haute et ultra haute pression, il est essentiel de prendre en compte de manière globale tous les facteurs pouvant affecter le processus de fixation. La méthode de fixation choisie doit garantir la précision de l'application du couple aux boulons à haute résistance. Cela garantit le bon déroulement du projet et répond aux problèmes de sécurité du personnel de construction.