Fonctions et utilisation appropriée des rondelles à vis

Les rondelles à vis ne sont pas simplement des composants porteurs ; ils régissent également la rétention de la précharge dans les joints boulonnés, le coefficient de frottement dans les filetages et l'intégrité du joint. Une sélection incorrecte des matériaux ou une installation inappropriée peut entraîner un desserrage des joints en raison de vibrations ou des fuites dans les systèmes de fluides, des défaillances qui comptent parmi les problèmes les plus courants sur le terrain pour les ensembles de relais, de contacteurs et de disjoncteurs. Cet article fournit aux ingénieurs OEM et aux professionnels de l'approvisionnement des critères d'action basés sur quatre aspects clés : les trois fonctions principales des joints, les limitations des matériaux, les directives de sélection et les procédures d'installation correctes.

Les fonctions principales d'un joint peuvent être résumées en trois volets : empêcher le desserrage, augmenter le coefficient de frottement et empêcher les fuites.

Empêcher le desserrage consiste essentiellement à maintenir la précharge. Après le serrage, les boulons peuvent perdre progressivement leur précharge en raison de l'usure par frottement causée par les vibrations ou les charges cycliques. En améliorant l'élasticité et la friction des surfaces de contact, les joints retardent la dégradation de la précharge et prolongent la durée de vie du joint. Les rondelles élastiques et les rondelles de blocage dentées sont spécialement conçues à cet effet.

L'augmentation du coefficient de frottement fait référence à la façon dont un joint modifie l'état de frottement entre l'assemblage fileté et la surface d'appui, ce qui entraîne une valeur de précharge plus stable pour un couple de serrage donné. Sans joint, le frottement au niveau de la surface d'appui est instable, entraînant une dispersion importante de la précharge ; avec un joint, les conditions de friction sont standardisées, améliorant considérablement la cohérence de la précharge.

La prévention des fuites est essentielle dans les applications impliquant des fluides ou des gaz. Les joints en caoutchouc et en fibre créent un joint continu entre la tête du boulon et la surface de la bride, bloquant la fuite de liquides ou de gaz à travers les espaces filetés. L'efficacité du joint dépend de la capacité du matériau du joint à résister aux conditions spécifiques de fluide, de température et de pression.

Les joints en plastique conviennent aux connexions légères, que l'on trouve couramment dans les assemblages impliquant des pièces en plastique et des produits en bois. Leur texture douce améliore l’ajustement de la surface, mais ils manquent de résistance aux températures élevées et aux charges lourdes ; une compression prolongée provoque un fluage, entraînant une perte de précharge, ils ne sont donc pas utilisés dans les applications structurelles porteuses.

Les joints métalliques sont conçus pour des conditions de fonctionnement à haute température, haute pression et charge élevée et sont généralement en acier, en cuivre ou en aluminium. Capables de résister à des températures élevées et à la corrosion provoquée par des milieux acides ou alcalins, ils maintiennent la précharge sur le long terme en raison de leur dureté et de leur résistance, ce qui en fait un choix privilégié pour les équipements électriques basse tension, les disjoncteurs et les composants haute tension des véhicules à énergie nouvelle. Les rondelles plates (correspondant à la norme ISO 7089 / DIN 125) servent à répartir les contraintes sur la surface d'appui et à protéger la surface de la pièce, tandis que les rondelles élastiques (DIN 127) et les rondelles dentées (DIN 6797) sont utilisées pour empêcher le desserrage dans les environnements soumis à des vibrations.

Les joints en caoutchouc sont utilisés dans les systèmes d'eau et de refroidissement, s'appuyant sur une déformation élastique pour combler les irrégularités mineures de la surface et obtenir une étanchéité. Cependant, ils manquent de résistance aux températures et pressions élevées ; une chaleur excessive provoque un vieillissement et un durcissement, tandis qu'une pression excessive conduit à une extrusion, nécessitant un contrôle strict des conditions de fonctionnement.

Les joints en fibre sont couramment utilisés dans les raccords de tuyauterie et dans les applications automobiles ; fabriqués à partir de matériaux fibreux résistants à la chaleur et à la pression, ils peuvent résister à la corrosion causée par les produits chimiques. Leurs performances d'étanchéité dépendent du niveau correct de compression : une compression insuffisante entraîne des fuites, tandis qu'une compression excessive endommage la surface d'étanchéité.

Étape 1 :Sélectionnez le bon joint. Déterminez le matériau en fonction de la température, du milieu et de la charge, puis sélectionnez la taille en fonction des spécifications du filetage ; le diamètre intérieur doit correspondre au diamètre du boulon. Ne remplacez jamais une taille plus petite par une taille plus grande.

Étape 2 :Nettoyer les surfaces. Avant l'installation, assurez-vous que la surface d'appui du boulon et la surface de contact de la pièce à usiner sont propres et sèches. La graisse, la poussière ou la rouille peuvent altérer les caractéristiques de friction et empêcher le joint de s'asseoir efficacement, conduisant directement à une précharge imprécise ou à une défaillance de l'étanchéité.

Étape 3 :Positionner et serrer correctement. Placez le joint sous la tête du boulon, insérez-le dans les composants à connecter, puis serrez au couple spécifié. Les rondelles élastiques et les rondelles dentées doivent être orientées correctement pour éviter toute défaillance due à une mauvaise installation. Pour les connexions à plusieurs boulons, serrez en diagonale sur plusieurs étapes pour éviter une concentration de contraintes localisée.

Étape 4 :Contrôle et entretien. Après l'installation, inspectez périodiquement les connexions pour détecter tout signe de desserrage ou de fuite. Si des problèmes sont détectés, recalibrez le couple de serrage ou remplacez le joint ; ne continuez pas à fonctionner avec des composants compromis.

L'efficacité d'un joint repose sur une sélection et une installation appropriées. L'utilisation de matériaux inadaptés aux conditions de fonctionnement, un traitement de surface inadéquat ou des procédures de serrage non calibrées peuvent annuler les performances du joint. Pour l'assemblage de masse, il est recommandé d'incorporer la sélection des joints, les spécifications de couple de serrage et les protocoles de vérification d'échantillonnage dans les normes du processus d'assemblage, tout en conservant des enregistrements de lots pour garantir la stabilité à long terme de chaque connexion dans des conditions de vibration, de température et de pression.

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