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Cet article a pour objectif d’établir une liste non exhaustive des applications que rend possible la mesure de tension de serrage, en conception, au montage, en maintenance et en détection d’anomalies liées au serrage.
Le serrage en tension, reconnu et déjà adopté par les plus grands noms de l’industrie mondiale, se développe. Cette méthode a déjà conquis les secteurs de l’automobile, de l’aéronautique, de l’énergie et du transport. Outre les gains évidents en performance et en précision qu’elle fournit, cette méthode ouvre à de nouveaux usages dans le domaine du serrage. Par exemple, il est maintenant possible de suivre le serrage d’un assemblage dans le temps, surveiller le comportement d’un assemblage vissé en temps réel. Et sur le long terme, il est aisé de suivre la vie d’un assemblage vissé sur plusieurs années. Ainsi, des applications innovantes voient le jour. Cette amélioration conceptuelle implique aussi la définition de nouveaux usages dans les usines, l’utilisation d’outils de serrage innovants et change profondément la manière de concevoir les assemblages.
La mise au point d’un prototype monté avec un serrage au couple requiert souvent un grand nombre d’essais-erreurs. Prenons pour exemple l’étude d’un nouveau joint de culasse : son comportement dépend étroitement de la tension dans les goujons de culasse. Si vous serrez au couple, il est difficile de distinguer ce qui vient du serrage et ce qui vient du joint lui-même. Vous avez besoin de multiples essais-erreurs pour caractériser le comportement du joint en éliminant statistiquement les dispersions dues au serrage.
À contrario, le contrôle de la tension de serrage rend possible l’étude du comportement du joint lui-même sans être gêné par les dispersions dues au serrage. Le contrôle du serrage à la tension permet de dissocier les deux variables. Ainsi il reste une variable à étudier là ou il y en avait deux.
En Bureau d’Études, les ingénieurs raisonnent en tension (autrement dit en kN) lors de la conception d’assemblages vissés. Au montage, les opérateurs serrent au couple (N.m). Cet écart conceptuel et opérationnel provoque une rupture dans le processus de développement et d’industrialisation des produits. Pour pallier à cette discontinuité, les concepteurs doublent, par précaution, leurs marges de sécurité sur toutes les pièces qu’ils dessinent et les vis qu’ils prescrivent.
Les conséquences sont coûteuses :
La maîtrise du serrage en tension permet de réduire ces facteurs car il rétablit une continuité entre les différents services : toutes les équipes raisonnent en tension.
Un assemblage vissé est rendu solidaire par une force de cohésion entre les pièces qui le composent. Cette force de cohésion équivaut à la tension insérée dans les boulons qui relient l’assemblage. Les systèmes de mesure de tension de serrage fonctionnent indépendamment de l’outil utilisé pour serrer les boulons (visseuse, clé dynamométrique ou tendeur hydraulique). Les utilisateurs de ces systèmes asservissent le serrage qu’ils effectuent à la mesure de la tension : durant le serrage, quel que soit l’outil employé pour serrer, ils suivent l’évolution de la tension directement sur l’appareil de mesure.
Étant donné qu’un joint sert à garantir l’étanchéité d’un assemblage, les vis de l’assemblage qui maintiennent la pression sur le joint peuvent aussi bien être le moyen d’obtenir une liaison étanche qu’être la cause d’une mauvaise étanchéité. Pourquoi ? Si la tension n’est pas répartie de façon homogène sur l’ensemble du joint alors l’étanchéité de la structure est compromise. Parce que les joints sont sensibles à la pression, l’application d’une tension homogène entre les pièces par l’intermédiaire d’un système de mesure de tension permet de garantir une bonne étanchéité de l’assemblage.
Aujourd’hui dans l’industrie, la maintenance des assemblages boulonnés consiste à démonter puis remonter la totalité des assemblages (c’est le cas des raffineries) ou une partie des installations (cela représente, pour l’éolien, 20% des assemblages boulonnés) chaque année. C’est un procédé lourd, répétitif et archaïque.
Une deuxième méthode, la méthode du re-serrage au couple, consiste à desserrer légèrement l’assemblage puis à le resserrer ensuite. L’opérateur peut être amené, lors du resserrage, à imposer au goujon une tension supérieure à celle qu’il subissait initialement et ainsi prendre le risque de dépasser la limite élastique du goujon et donc de le plastifier.
Quel que soit le cas de figure, la maintenance est sensiblement plus rapide et efficace lorsque l’on utilise un appareil de mesure de tension de serrage. Pourquoi ? Car il est inutile de dévisser les assemblages avec ces systèmes. C’est une méthode non-intrusive qui permet de lire la tension présente entre deux pièces en réalisant une simple mesure sur les vis de l’assemblage.
Ainsi, il est possible de suivre l’évolution de la tension de serrage dans le temps (sur 1 mois, 5 ans, 20 ans). Par comparaison des données initiales de serrage avec les données à un temps t, lors du premier retour en maintenance par exemple, il est aisé de constater un desserrage ou une anomalie sur l’assemblage. C’est donc une excellente méthode de contrôle, de suivi et de surveillance des assemblages sur le long terme.
Comment savoir si les visseuses sur une ligne de production produisent la tension de serrage préalablement définie et si cette tension reste répétable dans le temps ?
Avec un appareil de mesure de tension de serrage il est aisé de :
Avoir un soupçon sur une perte de tension dans une ou plusieurs vis est assez courant. Il suffit de mesurer la tension de serrage de la ou des vis suspectes avant de les démonter pour connaître leur tension résiduelle. Comparer ensuite cette tension avec la tension théoriquement attendue, afin de savoir s’il y a eu relâchement ou non et pour en connaître l’ampleur. À partir de là, il est aisé de commencer l’enquête pour déterminer les causes du desserrage...
Cette méthode offre des gains de précision et de performance, et transforme radicalement les pratiques liées à la conception, au montage et la maintenance des assemblages boulonnés. En conception, elle autorise une diminution de la durée des prototypes et optimise le design. Au montage, elle assure une cohésion optimale entre les pièces et favorise l'étanchéité des joints. En maintenance, elle offre un suivi dans le temps et détecte rapidement les anomalies lors des maintenances.
Alors, vers qui se tourner pour s’équiper d’un système de mesure de tension de serrage ? Vous pouvez vous rapprocher d’une société telle que TRAXX, un fabricant français d’appareil de mesure de tension de serrage par ultrasons depuis plus de 25 ans.
Article rédigé par Jacques ZWICKERT, Expert en solutions de contrôle du serrage
