Un bon assemblage se définit par des caractéristiques qui peuvent apparaître à première vue anodines...

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.Les évolutions réalisées sur la qualité des matériaux permettent d’obtenir une amélioration de la fiabilité de nos assemblages boulonnés. Cependant, les bénéfices escomptés restent vains si l’on s’affranchit de précautions élémentaires. Dans le cas d’utilisations dans les environnements industriels contraignants, les avaries observées montrent que les conditions de service exigent une sécurité supplémentaire et une tenue en service améliorée. Une analyse des contextes de ruptures révèle 2 causes majeures :

  • Des défauts présents dans la visserie installée dus au choix de la nuance d’acier, du revêtement ou encore du mode d’élaboration. Ces défauts sont à l’origine de plus de 60 % des cas de ruptures en service. L’amplitude et l’intensité des sollicitations doivent alors être mises hors de cause.
  • Des défauts causés par les conditions de montage et de service, par exemple dans le cas où le couple est insuffisant, où la classe de résistance n’est pas adaptée, ou bien encore lorsque les précautions évitant la perte de pré-charge n’ont pas été prises.

Il est possible de classer les différentes typologies de ruptures et de les associer à des causes probables. Cette analyse permet de déceler rapidement l'origine d’une ruine et d’améliorer les conditions de montage pour fiabiliser l’assemblage.

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" Les liaisons dangereuses "

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Une fixation peut rompre en fatigue, c’est à dire à la suite de sollicitations dynamiques qui peuvent être de faible amplitude mais sur plusieurs milliers cycles. Une rupture par fatigue se caractérise par une phase d’endommagement de la fixation suivie d’une rupture brutale finale. Une fixation peut aussi rompre directement et de manière brutale. Les statistiques révèlent presque autant de casses en fatigue que de ruptures brutales. Cependant, parmi l’ensemble des avaries, 1/4 sont dues à des conditions de montages inappropriées et trop dispersives par rapport à la classe de qualité de visserie et des conditions d’utilisations et conduisent à une rupture par fatigue. Par ailleurs, près de 1/5 des causes de ruptures brutales sont dues aux traitements de surface, dont l’application induit une pénétration d’hydrogène dans l’acier et où l’opération de dégazage a été inappropriée, entraînant une fragilisation par hydrogène. Bien évidemment, d’autres paramètres sont susceptibles d’entraîner des défauts et ainsi conduire à une avarie, et dont l’impact sur une rupture brutale ou par fatigue oscille autour de 10 % de près des 2/3 des causes de ruptures. Ces paramètres sont rassemblés dans le tableau des avaries. Il est également possible à partir d’une simple inspection visuelle de l’élément fileté endommagé, de déterminer l’essai adéquat à conduire et déduire ainsi les causes les plus probables d’avaries. Le tableau ci-dessous rassemble les causes associées à la partie endommagée. 

Les avaries peuvent avoir soit pour origine des défauts liés au processus de fabrication, soit des défauts liés à la conception de l'assemblage. Les défauts causés par une défaillance de fabrication peuvent conduire à un changement de marque de la boulonnerie ou a modifier le processus du traitement de surface appliqué.

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TABLEAU DES AVARIES

  CONSTAT DESCRIPTION CAUSES PROBABLES PRECAUTIONS A PRENDRE

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Rupture ductile

On constate une rupture généralement localisée sur la partie filetée de la vis. Cette rupture fait suite à une déformation plastique de la matière. Elle s'accompagne d'une striction très visible si le matériau est ductile (cas des classes de résistances inférieures)

- Dévissage
- Décollement des pièces assemblées
- Couple de serrage inapproprié
- Coefficient de frottement trop important au serrage
- Rondelles inadaptées
- Si la rupture est au premier filet et que la dureté est en accord avec la classe de qualité : tension trop élevée.
- La dureté n'est pas associée à la classe de qualité : choix de la matière ou traitements thermiques inadaptés.
Sélectionner un système anti-desserrage adapté. ② Adapter le couple (appliquer une lubrification, veiller à l'état de surface) ou changer de classe de résistance ou mettre des rondelles. ④ Classe de qualité non atteinte (mauvaise trempabilité). ⑤ Température de revenu inadéquate. ⑥ Présence de tapures de trempe. ⑦ Décarburation du filetage.

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Rupture sous tête

La tête de la vis se trouve parfaitement détachée du fût selon une ligne circulaire perpendiculaire à l'axe de la vis. Elle peut être combinée à un faciès de rupture par fatigue.

- La géométrie du rayon de raccordement tête/corps n'est pas respectée
- Le perçage a été réalisé sans chanfrein d'introduction
- Si la vis a une classe supérieure ou égale à 10.9 est revêtue, vérifier si traitement de dégazage dans la chaîne de production

Veiller à utiliser des vis présentant les rayons de raccordement prévus.Préparer un chanfrein ou un lamage d'introduction de taille suffisante ou bien élargir le perçage à la côte adaptée au diamètre de la vis.  S'assurer de l'absence de tapures de trempe.  Si la vis est revêtue, risque de fragilisation par hydrogène pour les classes de résistance supérieures ou égales à 10.9.

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Rupture brutale Le faciès de la rupture (pouvant également se trouver localisé sous la tête de la vis) présente un aspect granuleux pouvant se trouver réparti à plusieurs niveaux de la partie filetée.

- Absorption d'hydrogène induit par une opération de décapage ou/ou de traitement de surface (cas des classes de résistances supérieures à la classe 8.8)
- Augmentation brutale de la précharge liée à un décollement ou un matage des éléments serrés.

Changer de traitement de surface ou bien effectuer un dégazage adapté.Classe de qualité non atteinte (mauvaise trempabilité). ⑤ Température de revenu inadéquate. ⑥ Présence de tapures de trempe. ⑦ Décarburation du filetage.

Sans_titre6.png Rupture par fatigue La vis est restée en précharge durant le temps de sa dégradation. La ruine définitive se caractérise par une rupture brutale de la section restée en tension. Les faciès de ces ruptures sont caractérisés par deux zones distinctes; l'une présentant des lignes plus ou moins parallèles de progression de l'endommagement, l'autre un profil granuleux caractéristique d'une rupture brutale. Sollicitation dynamique répétée des assemblages vissés. Ces sollicitations peuvent être inappropriées (flexion et cisaillement). Le diamètre des fixations est éventuellement trop faible. On constate ces cas de ruptures sur des outils de découpe, d'emboutissage, des moteurs thermiques etc. L'amplitude de la sollicitation aura d'autant plus d'effets négatifs que la vis sera sous serrée. A l'inverse, un serrage proche de la limite élastique limitera l'amplitude de la sollicitation de la précharge est limitera la survenance des ruptures par fatigue. Changer de classe de résistance, modifier l'emplacement des fixations et sélectionner un diamètre de fixation plus élevé. ② Adapter le couple de serrage à la qualité de l'assemblage. ③ Veiller à l'état de surface des parties en contact et lubrifier. ④ Changer la qualité des rondelles. ⑤ Adopter un serrage proche de la limite élastique. ⑥ Utiliser des vis à filetage roulé après traitement thermique.

 

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Deux autres cas de dommages fréquemment observés en visserie boulonnerie sont ceux du grippage et du desserrage. Ces derniers ne peuvent être référencés comme des avaries car aucunes ruptures n'est occasionnée. Cependant ils nécessiteront une opération de maintenance afin d'éviter la destruction des assemblages.

On peut distinguer deux cas de grippages ; le grippage suscité par le frottement important entre la partie male et la partie femelle (grippage mécanique) et le grippage survenu à la suite d'un phénomène de corrosion.
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  CONSTAT DESCRIPTION CAUSES PROBABLES PRECAUTIONS A PRENDRE

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Grippage

(éléments en acier, acier revêtu et en acier inoxydable)

1 : Grippage mécanique : Sur les inox ou les métaux non ferreux on constate une augmentation importante et rapide du couple au vissage ou/et au dévissage allant jusqu'au blocage total en rotation de l'écrou ou de la vis. Il s'est créé des micros soudures entre les pièces en contact. Ce blocage est suivi d'une rupture généralement par torsion si l'on poursuit l'augmentation du couple.

2 : Corrosion qui conduit à une augmentation de volume de l'élément fileté

1 : Grippage mécanique : Les vis sont réalisées dans des matériaux inappropriés, présentant des états de surface irréguliers ou/et une dureté insuffisante.

2 : Grippage suite à corrosion : Nuance ou revêtement utilisés inadéquate.

1 : Grippage mécanique : Utiliser des vis dont la dureté en surface est suffisante et dont les états de surface des parties en contact ne présentent aucune irrégularité. Appliquer systématiquement une lubrification au montage.

2 : Grippage suite à corrosion  : Evoluer vers une nuance en rapport avec l'environnement.

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Dévissage L'écrou ou la vis ont perdu le contact avec la pièce à serrer induisant des vibrations allant jusqu'à la destruction en service.

- Couple de serrage sous-évalué
- Coefficient de frottement trop élevé
- Absence de rondelles de freinage

- Utiliser des rondelles adaptées et éviter les associations de rondelles dissemblables (ex : rondelle plate et rondelle frein)
- Dans le cas d'une visserie sous serrée, revoir l'évaluation du couple de serrage.

 

 

 

 

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