Contrôle du couple des boulons

Ce document couvre les exigences de conception et de processus pour le couple des boulons, les méthodes courantes de serrage des boulons, les outils de serrage standard et les procédures d'inspection du couple.

L'assemblage boulonné est la méthode d'assemblage fondamentale dans la fabrication de machines et est largement adoptée dans la production industrielle. C'est également l'une des formes d'assemblage les plus critiques pour les moteurs. La qualité des joints boulonnés détermine directement les performances de puissance du moteur, la sécurité de fonctionnement et les performances d'étanchéité de toutes les positions connectées.

Le contrôle du couple de serrage est l’approche la plus fiable, la plus précise et la plus efficace pour garantir des assemblages boulonnés stables.

1. Exigences de conception et de processus pour le couple des boulons

1.1 Exigences de couple de serrage pour les boulons standard généraux 1.2 Exigences de couple de serrage pour les bouchons filetés de tuyaux standard 1.3 Exigences de degré de tolérance pour les boulons standard généraux

Les lettres majuscules à gauche correspondent aux valeurs de couple marquées dans le coin supérieur gauche des indicateurs d'installation, représentant le couple nominal du boulon. Les lettres minuscules à droite indiquent le niveau de tolérance de couple du boulon.

2. Méthodes courantes de serrage des boulons et contrôle du couple

Plusieurs techniques de serrage sont disponibles. Les options largement adoptées incluent la méthode du couple (T), la méthode de l'angle de couple (TA), la méthode de contrôle de la limite d'élasticité (Y1/Y2) et la méthode d'allongement des boulons.

3. Sélection des outils de serrage pour l'assemblage

Pour obtenir un serrage sans erreur, les outils répondant aux exigences de couple de conception doivent être sélectionnés en fonction des caractéristiques structurelles du produit et des processus d'assemblage. Les outils se répartissent en deux catégories selon le mode de fonctionnement : portatif et stationnaire.

3.1 Tournevis portatifs

Les tournevis à main comprennent plusieurs types avec limitation mécanique du couple. Pour les modèles de base, le couple de serrage est limité par la puissance du moteur et la force d'impact. Les configurations haut de gamme sont équipées d'embrayages à couple contrôlé, offrant une précision jusqu'à ± 3 % (sur la base de l'écart type).

3.2 Tournevis fixes

Les visseuses pneumatiques dotées d'embrayages dynamométriques de haute précision et les servovisseuses électriques peuvent être fixées pour un fonctionnement stationnaire. Des capteurs de mesure de couple et d’angle peuvent être installés pour collecter des données de mesure. Les tournevis pneumatiques adoptent un réglage mécanique du couple ; leur système de mesure sert à la surveillance plutôt qu'au contrôle en boucle fermée. Les tournevis électriques servocommandés utilisent des signaux de mesure pour réguler directement le processus de serrage, ajustant le mouvement en fonction des valeurs mesurées réelles pour atteindre l'objectif fixé. Les données de mesure sont réinjectées dans la boucle de contrôle pour synchroniser les résultats de l'assemblage, permettant une précision supérieure à ± 1 % (sur la base de l'écart type).

La grande précision de serrage impose des limites strictes à la vitesse de rotation. Une vitesse de rotation extrêmement faible est généralement programmée pour garantir des résultats de fixation de haute précision.

3.3 Outils de serrage à couple électrique à commande vectorielle

Un système complet de clé dynamométrique électrique comprend : une clé dynamométrique électrique, un boîtier de commande DL, des câbles de connexion, un moniteur de commutateur de fonctionnement, un dispositif de serrage auxiliaire (avec capteur de positionnement de la pièce et dispositif de sortie de signal), des anneaux de levage personnalisés et des douilles spéciales fournies avec le jeu d'outils.

Précision de l'outil : ±5 %. Le système dispose de fonctions d'alarme et de rappel en cas de manque de serrage. Le luminaire se déverrouille uniquement lorsque toutboulonsrépondent aux spécifications de couple et toutes les positions des boulons sont entièrement fixées. Si les opérateurs ouvrent de force le dispositif pour retirer des pièces pendant le fonctionnement, le système déclenche une alarme et verrouille la clé. L'outil prend en charge le contrôle du couple, la surveillance totale de l'angle de rotation et la surveillance de suivi de l'angle de rotation tout au long du serrage en une seule étape. La vitesse de rotation peut être librement programmée en fonction des besoins réels.

D'autres fonctions intégrées incluent le comptage de lots avec liaison de fixation pour éviter l'installation de boulons manquants, la détection de mauvais filetage, la détection de surcharge par impact, l'affichage du couple en temps réel, l'autodiagnostic de l'outil, les alertes de panne et les invites de maintenance. Si le couple de serrage ne répond pas aux normes, l'outil se verrouille automatiquement pour un dépannage manuel afin d'empêcher les produits défectueux de circuler vers les stations suivantes. Un retour de couple complet est disponible : le boîtier de commande affiche le couple de serrage réel, tandis que la clé est dotée de voyants lumineux (vert pour qualifié, jaune/rouge pour non qualifié). Le moniteur d'état fournit également des invites lumineuses visuelles.

3.4 Broches de serrage stationnaires basées sur des capteurs

Les broches de serrage CNC servoélectriques stationnaires avec capteurs intégrés prennent en charge les processus de serrage de vis entièrement programmables. Dans la plage de performances de la broche, le couple, la vitesse de rotation, le temps de séjour et le sens de rotation peuvent être librement définis et ajustés pour s'adapter à divers processus de serrage pour une installation précise des fixations.

La haute précision et les fonctions de surveillance complètes maximisent la fiabilité de l'assemblage. L'entraînement par moteur sans balais réduit les coûts d'exploitation et prolonge la durée de vie tout en maintenant une puissance de sortie stable et un couple maximal, ce qui rend ces broches idéales pour le serrage automatique CNC. Les capteurs de couple et d'angle intégrés permettent un contrôle précis en boucle fermée et un enregistrement en temps réel de tous les paramètres de serrage critiques. Soutenues par une technologie de servocommande, ces broches maintiennent une précision de couple dans un écart type inférieur à ± 1 % sur des millions de cycles de serrage.

4. Quatre méthodes courantes d'inspection du couple statique

Méthode de couple (T)

Méthode du couple plus angle (TA)

Méthode du point d'écoulement (Y1/Y2)

Méthode d'allongement des boulons

5. Décroissance du couple (perte de précharge)

L'essence de la fixation filetée repose sur la force de serrage pour serrer les composants correspondants ensemble. La diminution du couple fait référence à la chute progressive de la force de serrage après le serrage, classée en relaxation et auto-desserrage.

Relaxation

La force de serrage diminue avec le temps par rapport à la valeur de serrage initiale, sans mouvement de rotation des boulons ou des écrous.

Auto-desserrage

Une force de serrage réduite fait tourner les boulons ou les écrous dans le sens du desserrage, entraînant une perte supplémentaire de force de serrage. Dans des cas extrêmes, les fixations peuvent se desserrer complètement. Ce phénomène doit être éliminé pour les connexions critiques pour la sécurité.

Intégration

Une contrainte de contact élevée induit une déformation plastique sur les surfaces de contact, entraînant une diminution de la force de serrage.

Connexions multi-boulons : diminution du couple deBoulons en U

Deux causes principales et les solutions correspondantes sont répertoriées ci-dessous :

Les ressorts à lames et les sièges de ressort présentent des surfaces de contact incurvées, créant de minuscules jeux après serrage. Solution : reconcevoir les zones de contact entre les ressorts à lames et les sièges de ressort en surfaces planes.

La déformation et le frottement du ressort à lames entraînent : (1) une réduction de l'énergie potentielle élastique interne ; (2) Diminution progressive du frottement entre les lamelles du ressort. Solution : Appliquez un traitement de pré-compression sur les ressorts à lames.

6. Conclusion

Les exigences de qualité croissantes pour les joints filetés exigent une sélection appropriée et une utilisation standardisée des outils de serrage. Un contrôle efficace du couple des boulons détermine directement la fiabilité, la sécurité et les performances d'étanchéité du produit pour les assemblages filetés étanches. Une conformité stable de tous les indicateurs de couple est essentielle pour une qualité constante du produit fini.