Dans cet article, nous discuterons des méthodes de contrôle du serrage des boulons à partir de la situation réelle du couple et de la force de serrage dans les assemblages boulonnés.

1. Méthode de contrôle du couple

La méthode de contrôle du couple est la plus initiale et la plus simple. Il est basé sur le raccord fileté lorsque l'effort de serrage axial F est serré, il est proportionnel au couple de serrage T, qui peut s'exprimer par une formule T=K.F, et ce K est le coefficient de couple. Lorsqu'une vis est conçue, sa force de serrage axiale F est connue et le couple de serrage T est défini tout au long du processus. Notre couple de serrage est également régulé par le service process. Or, dans l'atelier de montage, il arrive souvent que le couple de serrage soit atteint mais que les boulons assemblés soient encore non qualifiés.

Pourquoi est-ce?

La clé réside dans le coefficient de couple. Le principal facteur de fluctuation du coefficient de couple K est le coefficient de frottement global u, c'est-à-dire que la précision des boulons et des trous de vis, les impuretés et le fait qu'ils soient heurtés affecteront le coefficient de frottement global u. De plus, cette valeur K est également liée à la température. L'expérience de Sumitomo Corporation au Japon prouve que le coefficient de couple K diminuera de 0,31% pour chaque augmentation de 1°C de la température ambiante. La méthode de contrôle du couple est-elle précise ? Pour approfondir l'influence pour tout le monde, selon le rapport d'expérience de serrage de l'Association allemande des ingénieurs, lorsque l'erreur du couple de serrage T est de ± 0 (c'est-à-dire pas d'erreur de couple appliqué), l'erreur de la force de serrage axiale du le boulon peut atteindre ±27.2%.

Étapes d'application :

• Application de couple contrôlée directement ou indirectement
• Le couple cible réel est généralement de 50% à 85% de couple de rendement
• Utilisé dans la fixation des zones élastiques
• 90% de couple de chargement est utilisé pour surmonter le frottement
• Précision de la précharge ±25%

Les avantages de la méthode de contrôle du couple sont les suivants : faible coût et une clé dynamométrique à outil de serrage simple peut être utilisée pour vérifier la qualité du serrage.

Ses inconvénients sont une précision de serrage insuffisante, une incapacité à exploiter pleinement le potentiel du matériau et un impact environnemental important (température, filetages de boulons, impuretés, chocs, etc.).

2. La méthode de contrôle de l'angle de couple (TA) est également appelée méthode de contrôle hyperélastique

La méthode de contrôle de l'angle de rotation du couple consiste à serrer le boulon à un petit couple, généralement 40%-60% du couple de serrage (développé après vérification du processus), puis à partir de ce point pour serrer une méthode de contrôle de l'angle de rotation spécifiée.

Cette méthode est basée sur un certain angle de rotation, le boulon produit un certain allongement axial et la pièce de liaison est comprimée. Le but de cela est de visser les boulons sur la surface de contact serrée et de surmonter certaines irrégularités et irrégularités de surface, et la force de serrage axiale requise plus tard est générée par l'angle de rotation. Après calcul de l'angle de rotation, l'influence de la résistance de frottement sur la force de serrage axiale n'existe plus. Par conséquent, sa précision est supérieure à celle de la méthode de contrôle de couple simple. Le point clé de la méthode de contrôle du couple est de mesurer le point de départ de l'angle de rotation. Une fois l'angle de rotation déterminé, on peut obtenir une très grande précision de serrage.

Grâce à la méthode de serrage plus avancée, un outil qui s'adapte à la productivité a été produit, qui est le outil de serrage électrique. Il est composé d'un capteur d'engrenage coudé à entraînement par moteur, etc. Il est relativement facile de régler le couple d'alerte précoce et l'angle de démarrage.

Étapes d'application :

• Appliquer un couple fixe (couple de démarrage (ouverture de porte))
• Tournez la fixation pour atteindre le coin prédéterminé
• Au stade initial du serrage à partir du rendement, ce moment est également utilisé dans la région élastique.
• Il est nécessaire de déterminer expérimentalement les paramètres de couple initial (d'ouverture de porte) et d'angle de rotation
• Précision de la précharge ±15%

Avantages de la méthode de contrôle couple-angle (TA) : Une grande précision de serrage et une grande force de serrage axiale peuvent être obtenues.

Inconvénients : Le système de contrôle est relativement compliqué, et il est nécessaire de mesurer deux données de couple de pré-serrage et d'angle de rotation. Il est difficile pour le service qualité de trouver une méthode appropriée pour vérifier et suivre les résultats de serrage.

3. Méthode de contrôle du point de rendement (TG)

Il ressort du diagramme de force de serrage ci-dessus que l'erreur de précharge axiale du boulon ΔF2 dans la zone élastique est bien inférieure à l'erreur de précharge axiale du boulon ΔF1 dans la zone élastique pour la même erreur d'angle de rotation.

La méthode de contrôle de la limite d'élasticité est une méthode d'arrêt du serrage après le serrage du boulon jusqu'à la limite d'élasticité. Il s'agit d'une méthode de serrage de haute précision développée en utilisant le phénomène de plastification du matériau. Cette méthode de contrôle détermine la limite d'élasticité en calculant et en jugeant en continu la pente de la courbe couple de serrage/angle de rotation.

Pendant le processus de serrage du boulon, la courbe de changement de couple/angle de rotation est indiquée dans le tableau de comparaison du couple et de la pente de couple. Au début du resserrement réel, la pente monte rapidement puis reste constante après un bref ralentissement (intervalle a_b). Après avoir passé le point b, sa pente chute rapidement après une brève chute lente. Lorsque la pente tombe à une certaine valeur (généralement définie, comme lorsque la pente tombe à 1/2 de la valeur maximale), cela signifie que la limite d'élasticité a été atteinte (c'est-à-dire le point Q dans le diagramme de comparaison de couple), et un signal d'arrêt du serrage est envoyé immédiatement.

La précision de serrage de la méthode de contrôle du point d'élasticité est très élevée et l'erreur de la force de pré-serrage peut être contrôlée dans ± 4%, mais sa précision dépend principalement de la limite d'élasticité du boulon lui-même.

Étapes d'application :

• Le couple et l'angle de rotation sont surveillés pendant le serrage
• Lorsque le gradient maximal d'un point diminue pour déterminer le gradient maximal et le point de rendement
• Utiliser le potentiel de force de compression maximal
• Aucune réduction de la friction
• Permet l'observation de l'angle de couple par serrage
• Les boulons ne peuvent plus être utilisés
• Précision de la précharge ±8%

4. Point de siège - méthode de contrôle des coins (SPA)

La méthode de contrôle de l'angle de rotation du point d'assise est une nouvelle méthode de contrôle développée sur la base de la méthode TA de l'angle de rotation du couple. La méthode TA utilise un certain pré-couple Ts comme point de départ de l'angle de rotation, tandis que la méthode SPA calcule le point de départ de l'angle de rotation, en utilisant le point d'intersection S de la pente du segment linéaire de la courbe de couple et la coordonnée de l'angle de rotation A.

Dans la figure, F1 est l'erreur maximale de force de pré-serrage axial du boulon de la méthode TA, et F2 est l'erreur maximale de force de pré-serrage axial du boulon de la méthode SPA.

On peut voir sur la figure que lorsque la méthode TA est utilisée, en raison de l'erreur du pré-couple TS (ΔTs=Ts2-Ts1, correspondant à l'erreur d'effort de pré-serrage axial du boulon ΔFs). C'est-à-dire qu'après avoir tourné du même angle A1, par rapport aux deux conditions de serrage avec des coefficients élastiques différents, l'erreur de l'effort de pré-serrage axial du boulon est F1.

Même si les coefficients élastiques sont égaux, il existe certaines erreurs dues à l'existence de ΔTs (voir ΔF1 et ΔF2 sur la figure).

Si la méthode SPA est utilisée, puisque le point d'assise S a tourné par le coin A2, par rapport aux deux conditions de serrage avec des coefficients élastiques différents, l'erreur de l'effort axial de préserrage du boulon est F2. F2 est plus petit que F1, c'est-à-dire que la précision de serrage de la méthode de contrôle de l'angle de rotation du point d'assise est supérieure à celle de la méthode de contrôle de l'angle de rotation du couple.

En utilisant la méthode SPA, l'influence du coefficient de frottement sur la force de pré-serrage axial du boulon peut être presque éliminée. La figure suivante montre les courbes de relation couple-angle de rotation correspondant à différents coefficients de frottement lors du serrage. Le coefficient de frottement sur la figure est µ1>µ2>µ3.

Bien que les pentes des courbes de relation couple-angle de rotation correspondant à différents coefficients de frottement soient différentes, leurs points de siège (le point d'intersection de la pente de la section linéaire de la courbe et de l'axe horizontal) ne sont pas très différents.

Par conséquent, en tordant un autre angle Ac à partir de ce point, l'influence de différents coefficients de frottement sur la force de pré-serrage axial du boulon peut être éliminée.

Par rapport à la méthode TA, le principal avantage de la méthode SPA est qu'elle peut surmonter l'erreur de couple qui s'est produite à Ts, de sorte que la précision de serrage peut être encore améliorée.

5. Méthode d'allongement des boulons (QA)

La méthode QA est une méthode de contrôle qui détermine si la limite d'élasticité est atteinte en mesurant l'allongement du boulon. Bien que la limite d'élasticité de chaque boulon soit incohérente, cela entraînera également des erreurs de serrage, mais les erreurs sont généralement très faibles.

La méthode de mesure de l'allongement des boulons dans la méthode QA est généralement mesurée par des ondes ultrasonores. La fréquence d'écho des ondes ultrasonores augmente avec l'allongement des boulons. Par conséquent, une certaine fréquence d'écho représente une certaine quantité d'allongement.

Le schéma est le principe de la méthode QA.

Lorsque les boulons sont serrés et desserrés, les courbes des variations de la fréquence d'écho mesurées par l'instrument à ultrasons lorsque les boulons sont serrés (allongement) et desserrés (allongement réduit) ne coïncident pas. La fréquence de montée de la précharge axiale d'un même boulon est inférieure à la fréquence de descente. De cette façon, des précautions doivent être prises lors de l'utilisation pour mesurer la limite d'élasticité des boulons.

6. Méthode de pente de couple

La méthode de la pente de couple est une méthode pour contrôler la force de pré-serrage initiale en utilisant le changement de la valeur de la pente de couple dans la courbe d'angle de couple-rotation comme indice.

Cette méthode de serrage considère généralement la force axiale de serrage élastique du boulon comme valeur cible pour contrôler la force de préserrage initiale.

Cette méthode de serrage est généralement utilisée lorsque la dispersion de la force de pré-serrage initiale du boulon est faible et que la résistance du boulon peut être utilisée au maximum. Cependant, étant donné que le contrôle de la force de pré-serrage initial par cette méthode de serrage est fondamentalement le même que celui de la méthode de l'angle de rotation dans la zone plastique, il est nécessaire de contrôler strictement la limite d'élasticité du boulon.

Par rapport à la méthode des coins dans la zone plastique, cette méthode de serrage présente moins de problèmes de plasticité du boulon, c'est-à-dire d'utilisation répétée, et présente certains avantages. Cependant, le outils de serrage sont plus compliqués et coûteux.

À la fin

Il existe de nombreuses méthodes de contrôle du couple des boulons, chacune avec ses avantages et ses inconvénients. Soit l'outil est cher, soit l'erreur est importante, soit le calcul est compliqué. Par conséquent, TorcStark recommande toujours d'utiliser des outils de serrage de boulons professionnels pour contrôler le couple des boulons pendant le serrage et le démontage. Tels que les clés dynamométriques électriques/pneumatiques, les clés/tendeurs hydrauliques, etc. L'utilisation d'outils à boulons peut éliminer complètement le besoin de se soucier des erreurs et des calculs, et il est également tout à fait abordable en termes de prix.