Les boulons de pré-serrage sont une méthode couramment utilisée pour serrer les boulons dans le domaine de la construction technique, en particulier dans les structures en acier et en béton. Alors, connaissez-vous les boulons de précharge ? Tels que la définition, les principales utilisations, comment précharger les boulons, ses avantages et ses inconvénients. Dans cet article, TorcStark présentera en détail les problèmes liés au préchargement des boulons, en espérant vous être utile.

Maintenant, commençons !

Qu'est-ce que la pré-tension des boulons (boulons préchargés) ?

Les boulons de pré-serrage (boulons préchargés) signifient que lorsque des boulons sont utilisés pour la connexion, un certain couple sera appliqué pendant le processus de serrage afin qu'une force de pré-serrage le long de l'axe du boulon soit générée entre le boulon et les pièces connectées. Le but de cette force de pré-serrage est d'améliorer la fiabilité et l'étanchéité de la connexion, d'éviter les espaces ou le glissement relatif après le chargement et de garantir que les fixations peuvent être connectées de manière fiable.

Le but de la prétension des boulons est de maintenir les propriétés mécaniques et l’étanchéité de la connexion.

1. Maintenir les propriétés mécaniques

La force de pré-serrage peut fixer fermement les pièces de connexion ensemble et limiter la rotation et la déformation entre les pièces de connexion, garantissant ainsi la stabilité et la sécurité de la connexion. De plus, le pré-serrage peut également réduire les vibrations et les impacts subis par la connexion lors de son utilisation et prolonger la durée de vie de la connexion.

2. Assurer l’étanchéité

La force de pré-serrage permet de mieux comprimer le joint ou le joint dans la connexion, assurant ainsi l'étanchéité de la connexion. Sans précharge suffisante, les écarts entre les connexions peuvent devenir plus grands, provoquant des fuites ou un desserrage.

La pré-tension d’un joint boulonné est utilisée pour…

La prétension des assemblages boulonnés permet d'assurer la fiabilité, la sécurité et la longévité des systèmes mécaniques et structurels, etc.

La précharge des assemblages boulonnés est utilisée dans les aspects importants suivants :

1. Répartition améliorée de la charge : en appliquant une tension prédéterminée au boulon avant que les charges externes ne soient appliquées, la prétension permet de garantir que la charge sur le joint est répartie uniformément entre les composants connectés. Cela réduit le risque de concentrations de contraintes localisées et aide à prévenir une défaillance prématurée des articulations.

2. Empêche le desserrage : la précharge aide à empêcher les boulons de se desserrer au fil du temps en raison de facteurs tels que les vibrations, la dilatation thermique et la contraction. La tension initiale appliquée au boulon crée une force de serrage qui maintient le joint bien serré, même dans des conditions de fonctionnement dynamiques ou difficiles.

3. Résistance à la fatigue accrue : les boulons soumis à une prétension subiront des contraintes de compression, qui peuvent compenser les contraintes de traction causées par les charges externes. Cela augmente la résistance à la fatigue du joint, lui permettant de résister à des cycles de charge répétés sans rupture.

4. Stabilité structurelle améliorée : le pré-étirement est souvent utilisé dans des applications structurelles telles que les ponts et les bâtiments pour améliorer la stabilité et les performances globales. Le préchargement aide à maintenir l’intégrité structurelle et minimise le risque de défaillance structurelle en garantissant que les connexions boulonnées restent serrées et sécurisées.

Les boulons préchargés sont utilisés dans les domaines d'application suivants :

1. La connexion est soumise à d'autres charges : Lorsque la connexion boulonnée est soumise à d'autres charges, la force de pré-serrage peut augmenter la stabilité de la connexion et empêcher les boulons de se desserrer ou d'être endommagés en raison de la charge.

Dans les projets de construction, les assemblages boulonnés sont généralement utilisés pour relier les structures en acier et les structures en béton. Les conditions de fonctionnement de ces pièces sont également très difficiles et doivent résister à de nombreuses charges et effets environnementaux.

2. Conditions à haute température : Dans les environnements à haute température, en raison de l'influence du coefficient de dilatation, les boulons et les connecteurs se déformeront dans une certaine mesure, affectant ainsi l'étanchéité de la connexion. À ce stade, l’application d’une force de pré-serrage peut éliminer dans une certaine mesure la déformation et garantir la fiabilité de la connexion.

Dans les produits aérospatiaux tels que les avions et les fusées, les connexions boulonnées sont utilisées dans des modules importants tels que les moteurs. Les boulons sont souvent affectés par des températures et des vibrations élevées.

3. Environnement à fortes vibrations : dans un environnement à fortes vibrations, la force de pré-serrage du boulon peut limiter le déplacement du boulon et empêcher le boulon de se desserrer pendant les vibrations.

Dans l'industrie automobile, les assemblages boulonnés sont généralement utilisés dans le moteur, le système de suspension, le châssis et d'autres pièces de la voiture. Les conditions de travail de ces pièces sont souvent très dures et se déroulent souvent dans des environnements à fortes vibrations.

Comment pré-tendre les boulons et méthode de pré-tension des boulons

Les méthodes de pré-serrage des boulons comprennent principalement deux méthodes courantes, à savoir la méthode de contrôle du couple et la méthode de contrôle de l'angle.

Méthode de contrôle du couple

La méthode de contrôle du couple contrôle la force de pré-serrage du boulon en donnant une valeur de couple prédéfinie. Les étapes spécifiques sont les suivantes :

1. Déterminez les deux pièces qui doivent être connectées et préparez les boulons et les écrous.
2. Utilisez l'outil approprié pour insérer le boulon dans une pièce et serrez-le à travers l'écrou à la valeur de couple prédéfinie spécifiée.
3. Si une deuxième pièce doit être connectée, placez-la de l'autre côté du boulon et utilisez un outil approprié pour serrer l'écrou à la valeur de couple de préserrage spécifiée.
4. Dans le cas de plusieurs boulons, serrez les boulons dans le bon ordre jusqu'à ce que tous les boulons atteignent la valeur de couple prédéfinie.
5. À l'aide d'une clé dynamométrique ou d'un dispositif de contrôle du couple, vérifiez le couple de chaque boulon tour à tour jusqu'à ce que tous les boulons atteignent la valeur de couple prédéfinie.

Méthode de contrôle d'angle

La méthode de contrôle d'angle contrôle la force de pré-serrage du boulon selon un angle de rotation donné. Les étapes spécifiques sont les suivantes :

1. Déterminez les deux pièces qui doivent être connectées et préparez les boulons et les écrous.
2. Utilisez les outils appropriés pour insérer le boulon sur une pièce et serrez-le à travers l'écrou jusqu'à la force de serrage initiale appropriée.
3. Utilisez une clé angulaire ou un dispositif de contrôle d'angle pour faire pivoter le boulon jusqu'à l'angle de rotation prédéfini.
4. Si une deuxième pièce doit être fixée, placez-la de l'autre côté du boulon et utilisez l'outil approprié pour serrer l'écrou à la force de serrage initiale appropriée.
5. Utilisez une clé angulaire ou un dispositif de contrôle d'angle pour faire pivoter le boulon jusqu'à l'angle de rotation prédéfini.
6. Dans le cas de plusieurs boulons, serrez les boulons dans le bon ordre jusqu'à ce que tous les boulons atteignent l'angle de rotation prédéfini.

La méthode de contrôle du couple convient aux connexions boulonnées qui nécessitent une force de pré-serrage plus élevée, tandis que la méthode de contrôle de l'angle convient aux connexions qui nécessitent un contrôle de l'angle plus élevé. Par exemple, la méthode de contrôle d'angle est couramment utilisée dans les connexions de moteurs de véhicules et les connexions d'éoliennes.

Installation des boulons de pré-tension

La qualité d'installation des boulons de précharge affecte directement le fonctionnement stable et la durée de vie de l'équipement. Par conséquent, la méthode d’installation des boulons de précharge doit être strictement contrôlée, ce qui comprend principalement les étapes suivantes :

1. Sélectionnez des boulons conçus pour les applications de précharge et adaptés aux charges et conditions environnementales attendues.

2. Assurez-vous que les surfaces des composants des boulons sont propres, plates et exemptes de tout contaminant ou irrégularité qui pourrait affecter la force de serrage ou l'intégrité du joint.

3. Assemblez les composants à assembler selon les spécifications de conception, y compris les joints ou autre matériel.

4. Utilisez une clé dynamométrique calibrée ou un dispositif de tension hydraulique pour serrer les boulons au couple spécifié ou à la tension initiale. Ce serrage initial est généralement effectué pour serrer le boulon et garantir un bon alignement des composants.

5. Appliquez la force de pré-serrage requise sur les boulons à l'aide d'un tendeur hydraulique, une clé dynamométrique ou tout autre équipement spécial.

6. Utilisez un dispositif indicateur de charge ou une autre méthode pour vérifier que la force de précharge correcte est appliquée à chaque boulon.

7. Une fois la précharge requise atteinte, fixez le boulon en place à l'aide d'un mécanisme de verrouillage tel qu'un écrou de blocage, une goupille fendue ou un composé frein-filet pour empêcher le boulon de se desserrer avec le temps.

8. Effectuez une inspection finale des joints de boulons pour vous assurer que tous les boulons sont serrés et fixés correctement. Vérifiez tout signe de dommage ou d’irrégularité qui pourrait compromettre l’intégrité du joint.

9. Conservez des enregistrements détaillés du processus de précharge, y compris le couple ou la tension appliqué à chaque boulon, ainsi que toutes les mesures ou inspections effectuées lors de l'installation.

Avantages et inconvénients des boulons de précharge

Les boulons préchargés présentent de nombreux avantages et inconvénients, notamment les aspects suivants.

Avantages des boulons préchargés :

1. Améliorer la fiabilité et l'étanchéité de la connexion : avant que la connexion boulonnée ne supporte la charge de travail, grâce à l'action de la force de pré-serrage, les pièces de connexion peuvent maintenir une connexion étanche et empêcher le desserrage ou la déformation lorsqu'elles sont impactées par des forces externes ou vibrations.

2. Contrôler le desserrage des connexions : dans les environnements à fortes vibrations, la force de pré-serrage des boulons peut limiter le déplacement des boulons, empêcher les boulons de se desserrer pendant les vibrations et améliorer la fiabilité des connexions.

3. Augmenter la contrainte de contact : une fois les boulons serrés, à mesure que la pression de contact entre les surfaces porteuses de contrainte augmente, des zones de contact mutuellement dépendantes peuvent se former, augmentant ainsi la contrainte de contact et rendant la connexion plus serrée.

4. Génération de friction : Puisque la friction entre le boulon et le matériau de base augmente avec l'augmentation de la force de pré-serrage, l'étanchéité du boulon augmente également.

5. Lorsque la connexion est soumise à d'autres charges, la force de pré-serrage peut augmenter la stabilité de la connexion et empêcher les boulons de se desserrer ou d'être endommagés en raison de la charge.

6. Dans les environnements à haute température, en raison de l'influence du coefficient de dilatation, les boulons et les connecteurs subiront une certaine déformation. À ce stade, l’application d’une force de pré-serrage peut éliminer dans une certaine mesure la déformation et garantir la fiabilité de la connexion.

Points de pré-serrage des boulons :

1. Installation complexe : la précharge des boulons nécessite un contrôle minutieux de la tension appliquée pour obtenir avec précision la précharge requise. Cela peut nécessiter un équipement spécialisé et un personnel qualifié, ce qui rend le processus d'installation plus complexe et plus long.

2. Possibilité de surcharge : si la force de précharge est appliquée incorrectement ou dépasse la limite de conception du joint, cela peut provoquer une surcharge et endommager les composants connectés. Une analyse et des calculs techniques appropriés sont nécessaires pour garantir que les forces de précharge se situent dans des limites acceptables.

3. Réutilisabilité limitée : une fois qu'un boulon préchargé est installé et serré, il peut ne pas être facilement réglable ou réutilisable, surtout si un mécanisme de verrouillage tel qu'un composé frein-filet est utilisé pour empêcher le desserrage. Au fil du temps, cela augmente les coûts de maintenance et de remplacement.

Pour terminer

Grâce au contenu ci-dessus, je pense que vous avez une certaine compréhension des boulons de précharge. Si vous avez d'autres questions sur les boulons précontraints, veuillez laisser un message ou nous contacter par e-mail.