Comment déterminer une spécification de couple

Jun 21, 2023

Le tracé d'une courbe couple-angle pour une série de tests peut aider les ingénieurs à définir une spécification de couple pour une application. Illustration avec l'aimable autorisation de Peak Innovations Engineering

Les équipements de test tels que le SCHATZ-INSPECTpro permettent aux ingénieurs de déterminer les spécifications de couple et d'angle. Photo fournie par Kistler Instrument Corp.

Parce qu'ils affectent la friction, les placages, les revêtements et les lubrifiants ont une influence significative sur la spécification du couple. Photo gracieuseté de NOF Metal Coatings North America Inc.

Quelle que soit la méthode de test, les tests doivent être exécutés sur des pièces de production réelles. Photo fournie par Desoutter Industrial Tools

La machine d'essai de torsion UNIVER TOK-3001 est utilisée pour vérifier l'adéquation des assemblages de boulons, d'écrous et de rondelles à haute résistance pour une application particulière. Photo gracieuseté du groupe Univer Technologies

Une multitude de technologies sont disponibles pour garantir que les fixations filetées sont installées dans le bon ordre et au bon couple et au bon angle.

Par exemple, la série QE d'outils électriques à courant continu et la série de contrôleurs IC d'Ingersoll Rand mesurent le couple avec une précision de ± 0,2 % et l'angle jusqu'à ± 1 degré. La résolution de mesure est de ±0,025 pour cent du couple à pleine échelle. Les ingénieurs peuvent mettre en œuvre de nombreuses stratégies de serrage, notamment le contrôle du couple ; contrôle du couple avec surveillance de l'angle ; contrôle du couple avec dépassement du rendement ; contrôle des angles ; contrôle d'angle avec surveillance du couple ; contrôle d'angle avec priorité de rendement ; contrôle du rendement; couple dominant ; et le couple de traînée. Les outils sont disponibles en versions à poignée pistolet, en ligne et à tête angulaire, et la série couvre une plage de couple de 0,3 à 400 Newton-mètres.

Bien entendu, même les outils les plus précis ne sont aussi bons que les spécifications pour lesquelles ils sont conçus. De nombreux travaux d'ingénierie doivent être effectués avant qu'une douille ne touche la tête d'un boulon. Les ingénieurs doivent déterminer le type et le nombre de fixations nécessaires pour fixer le joint. Ils doivent prendre en compte les placages, les revêtements, les lubrifiants et les freins-filet. Ils doivent réfléchir à la manière dont la fixation sera installée. Est-il suffisant de serrer la fixation à un couple précis ? Ou faudra-t-il contrôler à la fois le couple et l’angle ? Une fois que tout cela est décidé, les ingénieurs doivent établir des spécifications concernant le couple, l'angle et la séquence de fixation.

« De nombreuses variables sont associées au serrage des fixations filetées, [et la spécification de couple] n'est pas absolue. En fait, c'est un guide », explique Guy T. Avellon, président de GT Technical Consultants Ltd., une société de conseil qui propose des formations et des analyses sur la conception d'assemblages boulonnés. « Il faut ajouter la lubrification, les différents revêtements, les tolérances et bien d'autres choses. Il y a même une différence entre serrer l'écrou et serrer la tête du boulon.

Quel que soit le produit, tout commence par le calcul de la force de serrage nécessaire pour que l'assemblage fonctionne correctement et en toute sécurité. Ceci est déterminé par les charges et les conditions auxquelles le joint sera exposé, plus un facteur de sécurité.

Les ingénieurs doivent choisir une ou plusieurs fixations capables de transmettre avec succès cette force de serrage entre les pièces et d’en supporter la contrainte. Mais toutes les fixations ont des limites quant aux contraintes qu’elles peuvent supporter. Ceci dépend du matériau de fixation et de sa géométrie, y compris sa section transversale et la surface des filetages. Cette limite ne peut être dépassée.

L'objectif est de serrer suffisamment les fixations pour atteindre la force de serrage spécifiée, mais pas au point que la fixation ne puisse pas supporter la contrainte. Le couple requis dépend de la géométrie du boulon et de la lubrification ou non des filetages. (Les filetages lubrifiés nécessitent moins de couple pour obtenir la même force de serrage, car il y a moins de friction à surmonter lors du serrage.)

Il existe deux manières d'élaborer une spécification de couple : « la bonne et la mauvaise manière », plaisante David Archer, ingénieur principal chez Peak Innovations Engineering, une société de conseil spécialisée dans la conception et l'analyse de joints boulonnés.