Serrage angulaire

Vous souhaitez maîtriser le serrage angulaire de vos assemblages boulonnés ? Il est nécessaire de s’adresser au bon interlocuteur et de bien s’y prendre.
Un zoom sur une clé de serrage angulaire qui affiche la graduation.

Table des matières

Dans quelles situations utiliser le serrage angulaire?

Le serrage angulaire est une méthode de serrage utilisée dans l’assemblage de pièces mécaniques, principalement dans le contexte de la fixation de boulons ou de vis. Contrairement au serrage basé sur le couple, qui mesure la force de rotation appliquée, le serrage angulaire se concentre sur l’angle de rotation de la clé de serrage ou de l’outil.

Si vous cherchez plus de précision qu’avec une clé dynamométrique, le serrage angulaire est une méthode de contrôle du serrage intéressante. Souvent, la clé dynamométrique se déclenche avant que la valeur de serrage voulue soit atteinte. Cela est dû aux forces de frottements et de frictions qui existent au niveau des filets et sous la tête de vis. La clé sera plus juste car elle fait abstraction de ces frottements et des forces de frictions qui parasitent le serrage. Elle se base sur l’angle de serrage.

Le principe du serrage angulaire

Le principe repose sur le fait que le degré de rotation d’une vis ou d’un boulon est proportionnel à la tension ou à la force de serrage appliquée. Plus précisément, à mesure que la vis est serrée, l’angle de rotation de la clé ou de l’outil de serrage est mesuré plutôt que la force de serrage elle-même.

Elle consiste à dire que si nous tournons l’écrou d’un tour (360°), cela revient à franchir un pas sur la vis. Si nous connaissons le pas de la vis (en mm) alors nous savons de combien la vis s’allonge.
Donc si vous réalisez un serrage angulaire de 90°, vous savez que la vis s’allonge de d’un quart du pas de la vis. Si le pas de la vis est de 1mm vous savez donc que la vis s’est allongée de 0,25mm.
Pour obtenir plus d’informations concernant le principe du serrage angulaire lisez cet article ici.

Comment procède le serrage angulaire ?

Voici comment cela fonctionne généralement :

  1. Préparation : Avant le serrage, les surfaces de contact et les filetages des boulons sont généralement lubrifiés pour garantir une distribution uniforme de la tension.

  2. Serrage initial : On effectue un serrage initial pour établir un contact entre les pièces.

  3. Mesure de l’angle : Au lieu de mesurer le couple, l’opérateur mesure l’angle de rotation de la clé ou de l’outil de serrage lorsqu’il applique une force supplémentaire pour serrer davantage la vis.

  4. Contrôle de l’angle cible : La spécification du serrage inclut souvent un angle cible prédéterminé, basé sur les propriétés du matériau et le type de joint. L’opérateur serre la vis jusqu’à ce que l’angle atteigne cette valeur cible.

Les limites du serrage angulaire

Bien que ce type de serrage présente des avantages dans certaines applications, il comporte également des limites et des inconvénients qu’il est important de prendre en considération :

  1. Sensibilité aux frottements et variations de coefficient de frottement : Il peut être sensible aux frottements entre les surfaces en contact et aux variations du coefficient de frottement. Ces facteurs peuvent influencer la précision de la mesure de l’angle de rotation, ce qui peut compromettre la fiabilité du serrage.

  2. Dépendance à la lubrification : Une lubrification inadéquate peut entraîner des variations dans le couple de serrage réel, car le frottement entre les filetages n’est pas uniforme. Cela peut affecter la précision du serrage.

  3. Influence des tolérances de fabrication : Les tolérances de fabrication sur les filetages, les surfaces de contact et les composants eux-mêmes peuvent influencer la précision du serrage. Des variations dans ces tolérances peuvent conduire à des écarts par rapport aux valeurs cibles.

  4. Besoin d’équipement spécifique : Il nécessite des outils de mesure spécifiques capables de mesurer l’angle de rotation avec précision. L’acquisition et l’entretien de cet équipement peuvent représenter un coût supplémentaire.

  5. Complexité et formation : La mise en œuvre peut être plus complexe que d’autres méthodes de serrage, nécessitant une formation spécifique pour les opérateurs. La complexité peut également accroître le risque d’erreurs humaines.

  6. Adaptabilité aux matériaux : Certains matériaux peuvent réagir différemment au serrage, en raison de leurs propriétés mécaniques spécifiques. L’adaptabilité de ce type de serrage à différents matériaux doit être prise en compte pour éviter des serrages inappropriés.

  7. Difficulté de contrôle en temps réel : Comparé au serrage basé sur le couple, il peut être plus difficile de contrôler en temps réel le serrage angulaire. Cela peut entraîner des ajustements imprécis pendant le processus d’assemblage.

Une clé de serrage angulaire avec sa graduation en degrès

Quels outils choisir pour un serrage angulaire ?

Le choix des outils pour un bon serrage angulaire est crucial car il influence directement la précision et la fiabilité du processus. Des outils de mesure précis et bien calibrés sont essentiels pour garantir un angle de serrage conforme aux spécifications.

Sur le marché, plusieurs outils sont disponibles pour réaliser un serrage de qualité. Les clés dynamométriques angulaires sont parmi les plus couramment utilisées, mesurant l’angle de rotation pendant le serrage pour garantir une tension précise. Les clés à déclenchement angulaire offrent une autre option, libérant le mécanisme lorsqu’un angle prédéfini est atteint. Des systèmes électroniques sophistiqués, tels que les clés angulaires électroniques, permettent une mesure plus précise de l’angle de serrage. Enfin, des solutions intégrées, comme les systèmes de serrage angulaire avec contrôle automatisé, offrent une gestion avancée du processus de serrage pour des applications critiques. Le choix dépend des exigences spécifiques de l’application et du niveau de précision requis.

des mains manipulent une clé de serrage angulaire classique.

La clé angulaire classique

La clé mesure l’angle de rotation effectué par la vis au moment du serrage. Elle se place entre la douille et le carré d’entraînement de la clé de serrage. Généralement elle se compose :

    • d’un disque gradué en degrés

    • d’un curseur

La clé s’utilise de la façon suivante :

  • Réglage de l’angle cible : Avant le serrage, l’utilisateur règle manuellement la clé angulaire pour spécifier l’angle de rotation souhaité en fonction des exigences de l’assemblage.

  • Application de la force : Pendant le serrage, l’utilisateur utilise la clé angulaire pour appliquer une force rotative à l’écrou ou à la vis. Cette force induit un angle de rotation.

  • Mesure de l’angle : La clé angulaire est équipée d’un mécanisme interne qui mesure l’angle de rotation pendant le serrage. Certains modèles peuvent utiliser des mécanismes à cliquet ou à déclenchement pour indiquer quand l’angle prédéfini est atteint.

  • Arrêt automatique ou indication : Lorsque l’angle spécifié est atteint, certains modèles de clés angulaires s’arrêtent automatiquement, empêchant tout serrage excessif. D’autres peuvent émettre un signal, visuel ou sonore, indiquant que l’angle cible a été atteint.

La clé angulaire électronique

La clé angulaire électronique fonctionne en utilisant des capteurs électroniques pour mesurer et contrôler l’angle de rotation lors du serrage d’un écrou ou d’une vis. Voici comment elle opère :

  1. Réglage électronique de l’angle cible : Avant le serrage, l’utilisateur configure électroniquement la clé angulaire en spécifiant l’angle de rotation souhaité, généralement à l’aide d’un écran numérique ou d’une interface utilisateur intégrée.

  2. Application de la force : L’utilisateur utilise la clé angulaire électronique pour appliquer une force rotative à l’écrou ou à la vis. La clé intègre des capteurs électroniques qui mesurent en temps réel l’angle de rotation pendant le serrage.

  3. Affichage numérique en temps réel : La clé angulaire électronique affiche en temps réel sur un écran numérique l’angle de rotation en cours, permettant à l’utilisateur de surveiller le processus de serrage.

  4. Contrôle électronique : La clé angulaire électronique intègre un mécanisme de contrôle électronique qui peut ajuster la force de serrage en temps réel pour atteindre l’angle prédéfini avec une grande précision.

  5. Signalisation de l’atteinte de l’angle cible : Une fois que l’angle cible est atteint, la clé angulaire électronique peut émettre un signal visuel ou sonore, voire s’arrêter automatiquement pour éviter tout serrage excessif.

  6. Stockage des données : Certains modèles de clés angulaires électroniques peuvent stocker les données de serrage, permettant une traçabilité et une documentation précises pour le contrôle qualité.

La clé angulaire électronique offre un contrôle de serrage précis et une facilité d’utilisation grâce à sa capacité à afficher et ajuster électroniquement l’angle de rotation. Elle est largement utilisée dans des secteurs où une précision élevée est essentielle, tels que l’aérospatiale, l’automobile et d’autres applications industrielles critiques.

Conclusion sur le serrage angulaire : un manque de fiabilité

En conclusion, bien que le serrage angulaire offre une méthode de serrage précise dans de nombreuses applications, les ingénieurs doivent prendre en compte ces limitations pour assurer un serrage fiable et conforme aux exigences spécifiques de chaque application.