Solutions de processus de serrage de boulons

À l'heure actuelle, la plupart des industrielsboulonles opérations de serrage nécessitent un contrôle précis de la force, à savoir le processus de contrôle du couple. Ce processus complète la fixation en définissant une valeur de couple fixe ou en adoptant le mode de contrôle double « couple + angle », de manière à obtenir une force de serrage axiale stable et qualifiée et à garantir la précision d'assemblage et la fiabilité opérationnelle à long terme des connexions filetées.

Le serrage des boulons est un processus de couplage mécanique complexe. La qualité du serrage est principalement affectée par quatre facteurs essentiels : la valeur du couple, la précharge axiale, le coefficient de frottement de la surface de contact et la dureté du matériau. Ce n'est qu'en contrôlant globalement les paramètres ci-dessus que des résultats de serrage de boulons sûrs, stables et qualifiés peuvent être obtenus. Les clés dynamométriques traditionnelles peuvent répondre aux exigences de contrôle de couple des conditions de travail conventionnelles et s'adapter aux normes d'assemblage ordinaires. Cependant, pour les connexions filetées clés nécessitant une haute précision et une haute sécurité, les clés dynamométriques manuelles ne peuvent à elles seules répondre aux exigences.

Les écarts dans la précision du contrôle du couple proviennent principalement de deux aspects : le frottement d'engrènement entre les paires de filetages et le frottement de contact entre la tête du boulon et la surface de la pièce. La perte par friction lors du serrage proprement dit est extrêmement élevée. Dans des conditions de travail normales, seulement environ 10 % du couple d'entrée peut être efficacement converti en précharge de serrage efficace du boulon, tandis que le reste est entièrement consommé par le frottement de l'extrémité et le frottement du filetage. Cela provoque facilement un faux problème de serrage où le couple atteint la norme mais la précharge est insuffisante.

Pour améliorer la précision de serrage des assemblages haut de gamme, la technologie de serrage à angle contrôlé est largement adoptée dans l'industrie, en particulier dans l'industrie automobile hautement standardisée et axée sur la précision, ce qui maximise les performances de serrage des boulons. L'angle de serrage fait référence à la différence d'angle de rotation du boulon depuis l'état d'ajustement initial avec la pièce à usiner jusqu'à la norme de fixation prédéfinie.

L'angle de serrage requis varie considérablement en fonction de la dureté du matériau des fixations et des pièces connectées. Les matériaux à haute dureté tels que l'acier au carbone présentent une rigidité élevée et une faible déformation, nécessitant un angle de serrage plus petit. Les matériaux de faible dureté tels que le bois et les profilés souples présentent une déformation par compression importante et une perte de friction élevée, nécessitant un angle de serrage plus grand avec une force de serrage finale effective relativement faible.

Le processus de double contrôle de l'angle de couple serre d'abord le boulon au couple de départ prédéfini grâce au contrôle du couple pour éliminer les écarts entre les pièces et terminer le montage préliminaire. Le serrage final est ensuite terminé sous le double contrôle en boucle fermée du couple et de l'angle de rotation jusqu'à ce que les valeurs de couple et d'angle prédéfinies soient atteintes. Ce processus empêche efficacement leboulond'un étirement excessif dans la plage de déformation plastique, évite la rupture par fatigue et les risques potentiels pour la sécurité causés par une contrainte dépassant la limite d'élasticité, réduit considérablement l'atténuation de la précharge et assure la stabilité à long terme des structures de connexion.

Remarque spéciale : les boulons serrés par le processus de contrôle d'angle ont produit une microdéformation plastique à l'intérieur et sont strictement interdits de réutilisation secondaire.

Les processus courants de serrage des boulons actuels sont divisés en deux catégories : le serrage à plage élastique et le serrage à plage plastique. La méthode de serrage au couple appartient au serrage élastique, tandis que la méthode de serrage angulaire et la méthode de serrage à limite d'élasticité appartiennent au serrage plastique.

1. Méthode de serrage au couple

Le principe de base de la méthode de serrage au couple est que dans des conditions de travail stables et une qualité de pièce constante, le couple d'entrée a une relation linéaire correspondante avec la précharge axiale du boulon. La précharge de serrage des pièces connectées est contrôlée indirectement en réglant un couple de serrage fixe. Avec une utilisation simple et un effet intuitif, ce procédé est actuellement la méthode de fixation de base la plus largement utilisée.

En termes de taux de perte mécanique, environ 50 % du couple est consommé par le frottement de la face de l'extrémité de la tête de boulon, 40 % par le frottement des paires de filetages, et seulement 10 % sont effectivement convertis en précharge axiale. Affectée par les fluctuations du coefficient de frottement, de la planéité de la pièce, de la précision du filetage et des facteurs environnementaux, la méthode de contrôle de couple unique présente une faible précision dans le contrôle de précharge.

De plus, il existe un risque d'assemblage caché courant dans l'industrie : bien que la valeur de couple affichée atteigne la norme lors du serrage, la tête du boulon n'est pas complètement fixée à la pièce à usiner et de minuscules espaces invisibles subsistent sur la surface de contact. Dans ce cas, la lecture du couple est nuancée, mais la précharge réelle est extrêmement faible, voire nulle, ce qui conduit facilement à des connexions desserrées et à des pannes d'équipement. Les clés dynamométriques de haute précision peuvent éviter efficacement de tels problèmes, contrôler avec précision le couple de sortie et garantir la qualité d'assemblage de base.

2. Méthode de serrage d'angle

Pour résoudre le défaut de faible précision de la méthode de serrage à couple unique, le processus de serrage angulaire a été progressivement popularisé dans l'industrie. Son principe est que l'angle de rotation du serrage des boulons est positivement corrélé à la somme de l'allongement du boulon et de la déformation par compression de la pièce. La précharge axiale peut être contrôlée de manière stable en ajustant avec précision l'angle de rotation.

La procédure de construction est la suivante : tout d'abord, serrez le boulon au couple de démarrage standard pour rapprocher le boulon de l'état limite élastique ; puis faites-le pivoter d'un angle fixe pour étirer modérément le boulon dans la plage plastique pour la fixation finale. L'essence de la méthode de serrage angulaire est de verrouiller la précharge axiale en contrôlant l'allongement du boulon. Dans le domaine élastique, l'allongement est proportionnel à la précharge. Après être entré dans la plage plastique, bien que la relation linéaire disparaisse, la précharge axiale du boulon peut rester stable près de la charge d'élasticité dans une plage raisonnable.

Le plus grand avantage de ce procédé est qu’il élimine les erreurs causées par les différences de coefficients de frottement. Pour les boulons ayant des coefficients de frottement différents mais des spécifications et une résistance constantes, la précharge finale est fondamentalement uniforme malgré des valeurs de couple de serrage final différentes. Il améliore considérablement la cohérence de l'assemblage et l'utilisation des matériaux, ce qui le rend adapté aux scénarios d'assemblage de haute précision. Les clés dynamométriques angulaires de haute précision correspondent parfaitement aux exigences du processus et réalisent un double contrôle précis du couple et de l'angle.

3. Méthode de serrage au point d'élasticité

L'objectif théorique de la méthode de serrage à limite d'élasticité est de serrer le boulon précisément jusqu'à ce qu'il dépasse juste la limite d'élasticité, de manière à maximiser l'utilisation de la résistance du matériau du boulon. Pendant le fonctionnement, le boulon est d'abord serré au couple de démarrage spécifié. L'équipement surveille le changement de pente de la courbe de serrage en temps réel. Lorsque la pente descend en dessous du seuil défini, le boulon est considéré comme ayant atteint la limite d'élasticité et l'outil arrête immédiatement son fonctionnement.

Ce processus peut serrer des boulons avec différents coefficients de frottement et dans différentes conditions de travail jusqu'à leur état d'élasticité critique, maximisant ainsi le potentiel de résistance structurelle des fixations et obtenant une précision d'assemblage et une stabilité structurelle optimales. Cependant, il a des exigences extrêmement élevées en matière de stabilité des conditions de travail, de cohérence des matériaux des boulons et de précision de l'équipement, avec de faibles performances anti-interférences et un coût élevé de prise en charge des équipements de serrage haut de gamme.

Les produits de la série de clés dynamométriques de haute qualité peuvent répondre aux normes de processus de haute précision avec d'excellentes performances en termes de coûts, équilibrant la précision de la construction et les coûts d'approvisionnement.