Le traitement de surface affecte-t-il les caractéristiques de serrage des boulons ?

Le traitement de surface affecte-t-il les caractéristiques de serrage des boulons? Oui. Pour réduire l'erreur de dispersion du coefficient de couple des boulons et améliorer la résistance à la corrosion, les fixations sont généralement soumises à un traitement de surface. Cependant, différents traitements de surface ont un impact significatif sur le coefficient de frottement des fixations filetées, ce qui affecte en fin de compte les caractéristiques de serrage des boulons. En combinant des connaissances pertinentes sur les fixations, ce qui suit analyse l'impact du traitement de surface sur les caractéristiques de serrage des boulons.

I. Analyse théorique de l'impact du coefficient de friction sur le coefficient de couple des boulons

1. Couple de serrage de la connexion par boulon

1.1 Friction dans les paires hélicoïdales de boulons triangulaires

Le frottement dans les paires mobiles peut être divisé en frottement plan, frottement sur plan incliné et frottement sur rainure en fonction de la forme de la surface de contact. Pour simplifier le calcul de la force de frottement dans les paires mobiles, quelle que soit la forme géométrique des deux éléments cinématiques de la paire mobile, le contact des deux composants de formes géométriques différentes peut être considéré comme une paire mobile en contact le long d'un seul plan (comme le montre la figure 1), et la formule de calcul de sa force de frottement peut être uniformément exprimée par la formule (1) :

Frottement de rainure : la paire rotative à filetage triangulaire peut se rapprocher du mouvement de l'écrou sur la vis comme le mouvement d'un curseur en forme de coin sur une surface de rainure inclinée, c'est-à-dire une combinaison de frottement de rainure et de frottement de plan incliné. A ce moment, l'angle de la rainure est égal à 90 degrés - (comme le montre la figure 2).

1.2 Couple de serrage des boulons

Le couple total requis pendant le processus de serrage des boulons se compose de deux parties : le couple de serrage pour surmonter le frottement de la paire de filetage et le couple de frottement entre la tête du boulon ou l'écrou et la surface d'appui.

2. Coefficient de couple de la connexion par boulon

Le couple total du boulon est divisé en trois parties, à savoir la consommation de friction sur la surface d'appui du boulon, la consommation de friction du filetage et la consommation de précharge (comme le montre la figure 3).

Il ressort du tableau 1 que pendant le processus de serrage, l'énergie consommée par le frottement sur la surface de support du boulon représente environ 50 %, la consommation de frottement du filetage représente environ 40 % et la consommation de travail de précharge représente environ 10 %. Sous le même couple de serrage, lorsque le coefficient de frottement change de 0,05, la plage de variation de la précharge atteint 43,1 %. Autrement dit, s'il existe de légères différences dans le traitement de surface des boulons, en supposant que le coefficient de frottement augmente de 0,05, la précharge axiale n'est que de 57 % de celle d'origine, ce qui entraînera des risques potentiels majeurs pour la sécurité des assemblages par boulons. Par conséquent, une attention particulière doit être accordée à la recherche sur le coefficient de frottement des paires de filetages.

II. Analyse de l'impact du traitement de surface sur le coefficient de couple

Grâce au système d'analyse de fixation de boulons multifonctionnel, la force de serrage, le couple total et le couple sur la paire de filetage pendant le processus de serrage des boulons peuvent être mesurés, ce qui peut refléter avec précision et en temps réel la relation entre la force de serrage et le couple, et en même temps mesurer le coefficient de frottement dufiletage du boulon et la surface d'appui de la tête de boulon. L'analyse des données montre que l'épaisseur de la couche galvanisée a peu d'impact sur le coefficient de frottement de la tête du boulon, mais a un impact significatif sur le coefficient de frottement du filetage, qui a finalement également un impact significatif sur le coefficient de couple.

III. Impact du traitement de surface sur la résistance admissible des boulons

Les fixations filetées sont soumises à des contraintes combinées de torsion et de tension lors du serrage. Selon la troisième théorie de la résistance, la contrainte équivalente admissible des fixations filetées peut être obtenue par la formule (9) :

Lorsque les fixations filetées sont serrées, le couple total est divisé en trois parties : la consommation de friction sur la surface d'appui du boulon, la consommation de friction du filetage et la consommation de précharge. Parmi eux, la consommation de friction sur la surface de support du boulon et la consommation de friction du filetage feront que la partie tige de la fixation filetée supportera une contrainte de cisaillement de torsion, et la consommation de précharge fera que la partie tige de la fixation filetée générera une contrainte de traction réelle. La contrainte de traction équivalente que peut supporter le boulon est fixe et ne doit pas dépasser la limite d'élasticité du boulon. Par conséquent, réduire la contrainte de cisaillement de torsion supportée par la partie tige duattache filetéepeut augmenter la contrainte de traction générée par la précharge réelle, c'est-à-dire qu'en réduisant la consommation de friction sur la surface d'appui du boulon et la consommation de friction du filetage, le couple est converti en précharge autant que possible.

L'analyse du coefficient de frottement montre que les boulons avec un faible coefficient de frottement peuvent obtenir une précharge axiale plus importante en appliquant un faible couple, ce qui est d'une grande importance pour économiser la consommation d'énergie et améliorer l'efficacité de service des boulons.

IV. Facteurs affectant les caractéristiques de serrage des boulons

(1) L'analyse montre que le coefficient de frottement a un impact significatif sur la répartition de l'énergie dans la consommation de frottement de la surface d'appui du boulon, la consommation de frottement du filetage et la consommation de travail de précharge pendant le processus de serrage. Une petite modification du coefficient de frottement entraînera une grande fluctuation de la précharge.

(2) Grâce à une analyse expérimentale de la relation entre les différents traitements de surface et le coefficient de frottement des fixations filetées, ainsi que la précharge de couple, les règles d'influence de l'épaisseur de la couche galvanisée et des différents traitements au chromate sur le coefficient de frottement et le coefficient de couple sont obtenues : plus l'épaisseur du revêtement est grande, plus le coefficient de frottement est élevé ; le coefficient de frottement des boulons traités au chromate C2C est bien supérieur à celui des boulons traités au chromate C2D.

(3) Par rapport aux boulons traités au chromate C2C, l'utilisation de boulons traités au chromate C2D peut réduire la consommation de friction du couple sur la surface de support du boulon et le filetage, et obtenir une précharge axiale plus importante, ce qui est d'une grande importance pour économiser la consommation d'énergie et améliorer l'efficacité de service des boulons.