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Théorie de serrage

Le rôle des vis et écrous

Les éléments de fixation filetés sont utilisés dans tous les secteurs pour assembler des produits allant des conduites aux engins de terrassement à usage industriel, des grues aux ponts, etc. Leur principe de fonctionnement est le suivant: ils créent une force de serrage exercée sur tout l'assemblage qui est capable de subir les conditions d'utilisation, sans se desserrer.

Les goujons correctement serrés se servent de leurs propriétés élastiques; pour être efficaces, ils se comportent comme des ressorts. À l'application d'une charge, le goujon s'étire et essaie de retrouver sa longueur d'origine. Ceci crée une force de compression à travers tous les composants de l'assemblage.


Le comportement des vis et écrous L'élasticité a été définie par la loi de Hooke en physique: la contrainte exercée sur un goujon est directement proportionnelle à sa déformation. Le rapport contrainte-déformation d'un goujon possède une zone d'élasticité et un zone plastique. Au sein de la zone d'élasticité, la loi de Hooke est vraie.

Tout l'allongement appliqué au sein de la zone d'élasticité disparaît lorsqu'on supprime la charge. L'allongement augmente lorsque la charge appliquée augmente. Lorsqu'un goujon est tendu au-delà de sa charge d'essai (charge maximale sous laquelle un boulon se comportera de manière élastique), l'allongement élastique se transforme alors en une déformation plastique qui ne sera plus proportionnelle à la contrainte et surtout définitive.

Cet allongement permanent apparaît au point appelé limite d'élasticité. Lorsqu'on applique une charge additionnelle, le goujon atteint son point de rupture, c'est ce qu'on appelle la résistance ultime en traction (Ultimate Tensile Strength, UTS). L'application d'une force additionnelle au-delà de ce point UTS entraînera la poursuite de l'allongement du goujon jusqu'à sa rupture. La valeur à laquelle le goujon se rompt est appelé le niveau de résistance en traction.

Faites particulièrement attention à la classe du goujon, car les goujons présentent des classes différentes selon la zone d'élasticité.


La précharge

La fonction principale d’un goujon ou d'un écrou est d'attacher ensemble plusieurs éléments avec une force adéquate pour éviter que ces éléments ne se desserrent. Le terme précharge désigne la charge exercée sur un goujon immédiatement après son serrage.

L'importance de la précharge (charge résiduelle) est essentielle, car il se peut que le joint se casse, si la charge exercée sur le boulon est trop élevée, trop faible ou pas exercée uniformément sur tous les goujons.

Les charges inégales exercées sur les goujons peuvent donner lieu aux situations suivantes:

  • Certains goujons peuvent être desserrés, alors qu'une charge trop importante s'exerce sur d'autres.
  • Un joint d'étanchéité écrasé d'un côté, alors qu'il y a une fuite de l'autre côté.

Généralement, la précharge est déterminée par la conception de la bride et du joint, voir eBis (Integrité de joints boulonnés) pour plus d'information concernant les types de joints courants ou contactez votre représentant local.


Les méthodes de serrage
Il existe deux méthodes principales de serrage: le serrage "non contrôlé" et le serrage "contrôlé".

Le serrage non contrôlé
Cette méthode utilise du matériel et / ou des procédures sans moyen de mesurer la force exercée. La précharge est appliquée sur un assemblage de goujons et d'écrous au moyen d'un marteau et d'une clé à frappe ou d'autres types d'outils à choc.

Le serrage contrôlé
Cette méthode a recours à du matériel calibré et doté de dispositifs de mesure, suivant des procédures établies et par un personnel formé.

Il existe deux techniques principales: le serrage au couple et le serrage par tension.

1. Serrage au couple - La précharge est exercée de manière contrôlée sur un assemblage de goujons et d'écrous par l'écrou et grâce à un outil.
2. Serrage par tension - La précharge s'exerce sur un assemblage de goujons et d'écrous en serrant le goujon sur un plan axial au moyen de l’outil de mise en tension.


Les avantages du serrage contrôlé

Les charges exercées sur les goujons sont connues, contrôlables et précises
Cette méthode a recours à des outils aux résultats contrôlables et s'appuie sur des calculs pour déterminer les paramètres d'outillage nécessaires.

Uniformité de la charge exercée sur les goujons
Cette uniformité est particulièrement importante sur les brides avec joints d'étanchéité, car une compression égale et constante est nécessaire pour que ce type de joint soit efficace.

L'utilisation en toute sécurité dans le respect des procédures stipulées
Ce mode opératoire supprime le serrage manuel non contrôlé et tous les dangers que cette méthode comporte ; il requiert des opérateurs compétents qui respectent les procédures.

Cette méthode réduit le temps d'utilisation, ce qui améliore la productivité
La méthode réduit, par ailleurs, la durée de serrage et la fatigue de l'opérateur en remplaçant l'effort manuel par l'utilisation d'outillage contrôlé.

Des résultats fiables et répétables
L'utilisation de matériel calibré et testé, en suivant les procédures et en utilisant des opérateurs compétents, permet d'obtenir les résultats escomptés de manière constante.

Des résultats garantis/attendus dès la première tentative
Le fait de s'assurer que l'assemblage et le serrage des brides effectuent correctement dès la première fois permet d'éliminer de nombreuses incertitudes concernant les ruptures de joints en service.