Cet article vise à énumérer diverses applications rendues possibles par la mesure de tension de serrage, couvrant la conception, le montage, la maintenance et la détection des anomalies liées au serrage.
Des nouvelles perspectives dans l’industrie
Le concept de serrage en tension, déjà adopté par les grands noms de l'industrie mondiale, est en pleine expansion. Il a déjà fait ses preuves dans des secteurs tels que l'automobile, l'aéronautique, l'énergie et le transport. Outre les améliorations évidentes en termes de performances et de précision, cette méthode ouvre de nouvelles possibilités dans le domaine du serrage. Par exemple, il est désormais possible de suivre l'évolution du serrage d'un assemblage dans le temps et de surveiller en temps réel le comportement des assemblages vissés. À long terme, il devient également facile en maintenance de contrôler l'état d'un assemblage vissé sur plusieurs années. Cette avancée conceptuelle entraîne l'émergence d'applications innovantes et transforme la manière dont les assemblages sont conçus et réalisés dans les usines.
Durant la phase de design
1- Perfectionner le design des assemblages
Dans les bureaux d'études, les ingénieurs adoptent une approche basée sur la tension (exprimée en kN) lors de la conception d'assemblages vissés. Cependant, lors du montage, les opérateurs utilisent le couple de serrage (exprimé en N.m). Cette disparité entre la conceptualisation et la mise en œuvre crée une rupture dans le processus de développement et d'industrialisation des produits. Pour pallier ce décalage, les concepteurs augmentent généralement les marges de sécurité sur toutes les pièces conçues et les vis recommandées par mesure de précaution. Les conséquences de cette divergence sont significatives : les assemblages deviennent surdimensionnés et plus lourds, le processus de montage devient plus complexe et prend plus de temps, les coûts d'exploitation et de maintenance augmentent. La maîtrise du serrage en tension permet de réduire ces problèmes en rétablissant une cohérence entre les différentes étapes du processus : tous les départements prennent en compte la tension de serrage.
En phase de conception, l'utilisation de systèmes de mesure de serrage en tension permet d'évaluer la résistance des assemblages et d'analyser leurs propriétés mécaniques. En fin de compte, cela se traduit par une amélioration du design.
Lors du montage, l'utilisation de ces mêmes systèmes permet de vérifier si la tension appliquée entre les pièces correspond bien à celle définie par les équipes de conception.
2- Réduire le temps de prototypage
La conception d'un prototype d'assemblage nécessite souvent de nombreux essais et erreurs. Prenons l'exemple de l'étude d'un nouveau joint de culasse : son comportement est étroitement lié à la tension des goujons de culasse. Lorsque vous serrez au couple, il est difficile de différencier les effets du serrage de ceux du joint lui-même. Vous devez effectuer de multiples essais pour caractériser le comportement du joint, en éliminant statistiquement les variations dues au serrage.
En revanche, le contrôle de la tension de serrage permet d'étudier le comportement du joint indépendamment des variations de serrage. En contrôlant la tension, il devient possible de séparer ces deux variables, simplifiant ainsi l'étude en réduisant le nombre de paramètres à considérer.
Pendant l'assemblage
1- Contrôler la tension installée entre les pièces
Un assemblage vissé est maintenu par une force de cohésion entre ses composants, laquelle correspond à la tension appliquée aux boulons qui unissent l'assemblage. Les dispositifs de mesure de la tension de serrage fonctionnent de manière indépendante de l'outil utilisé pour serrer les boulons (qu'il s'agisse d'une visseuse, d'une clé dynamométrique ou d'un tendeur hydraulique). Les utilisateurs de ces dispositifs synchronisent le serrage qu'ils réalisent avec la mesure de la tension : pendant le serrage, quel que soit l'outil utilisé, ils suivent directement l'évolution de la tension sur l'appareil de mesure.
2- Garantir une étanchéité optimale des joints et appliquer une tension uniforme entre les pièces à assembler
Étant donné que les joints jouent un rôle crucial dans l'étanchéité des assemblages, les vis utilisées pour maintenir la pression sur le joint peuvent soit assurer une liaison étanche, soit compromettre l'étanchéité si la tension n'est pas répartie uniformément sur toute la surface du joint. Étant donné que les joints sont sensibles à la pression, l'utilisation d'un système de mesure de tension pour appliquer une tension uniforme entre les pièces permet d'assurer une étanchéité adéquate de l'assemblage.
En maintenance
1- Contrôler la qualité des assemblages en contrôlant de la tension installée par les robots de serrage
Comment déterminer si les visseuses sur une ligne de production atteignent la tension de serrage définie au préalable et si cette tension reste constante dans le temps ? Avec un appareil de mesure de tension de serrage, il est rendu possible de vérifier de manière statistique si les paramètres de réglage des visseuses (couple/angle) permettent d'obtenir des tensions contrôlées. Il est aussi rendu possible d'ajuster les réglages pour obtenir des tensions de serrage « acceptables » en production, comme c'est le cas chez Stellantis, par exemple.
2- Monitorer le comportement d’un assemblage sur le long terme
Dans l'industrie, la maintenance des assemblages vissés implique souvent le démontage et le remontage complet de tous les assemblages, comme c'est le cas dans les raffineries, ou d'une partie des installations, représentant environ 20 % des assemblages vissés dans le secteur éolien, chaque année. Ce processus est lourd, répétitif et archaïque.
Une autre méthode, appelée méthode du re-serrage au couple, implique de desserrer légèrement l'assemblage avant de le resserrer. Cependant, lors de ce resserrage, l'opérateur peut parfois appliquer une tension supérieure à celle initialement prévue, risquant ainsi de dépasser la limite élastique du goujon et de le déformer.
Quelle que soit la méthode utilisée, la maintenance est considérablement plus fiable et simplifiée avec appareil de mesure de tension de serrage. En effet, avec ces systèmes, il n'est pas nécessaire de démonter les assemblages. Cette méthode non intrusive permet de mesurer la tension entre deux pièces en effectuant simplement une mesure sur les vis de l'assemblage. Ainsi, il est possible de surveiller l'évolution de la tension de serrage dans le temps (sur une période d'un mois, cinq ans ou vingt ans...). En comparant les données de serrage initiales avec celles relevées à différents moments, comme lors du premier cycle de maintenance, il est facile de détecter un desserrage ou une anomalie sur l'assemblage. Il s'agit donc d'une méthode de contrôle, de suivi et de surveillance des assemblages à long terme particulièrement efficace.
En détection d'anomalies
1- Expertiser un incident de serrage par démontage contrôlé
Il est fréquent de soupçonner une perte de tension dans une ou plusieurs vis. Une méthode courante pour vérifier cela consiste à mesurer la tension de serrage de la ou des vis suspectées avant de les démonter afin de connaître leur tension résiduelle. En comparant ensuite cette tension avec celle attendue théoriquement, il est possible de déterminer s'il y a eu un relâchement et dans quelle mesure. Cette information permet alors de débuter l'enquête pour identifier les causes du desserrage.
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