Serrage par induction

Vous vous questionnez sur les avantages et les inconvénients du serrage par induction ? Le serrage thermique est expliqué dans cet article.
Deux générateurs à induction pour réaliser un serrage.

Table des matières

Le serrage par induction : un aperçu

Le serrage par induction est une méthode qui utilise la chaleur générée par un champ magnétique alternatif pour dilater temporairement une pièce, facilitant ainsi son assemblage. En chauffant localement la zone de serrage, le matériau devient plus malléable, permettant un ajustement précis. Cette technique est souvent utilisée dans l’industrie automobile pour assembler des composants tels que les roulements sur les arbres. Le contrôle précis de la température et du temps de chauffe est essentiel pour garantir un serrage efficace sans altérer les propriétés du matériau.

La dilatation thermique : la base théorique du serrage par induction

Vous souhaitez maîtriser le serrage contrôlé d’un assemblage avec la méthode du serrage par induction ? Vous cherchez une calculatrice de dilatation de l’acier ? Vous souhaitez connaître le facteur de dilatation de l’aluminium en fonction de la température ?

D’abord vous devez savoir que le fait de chauffer un matériaux entraîne son extension. L’allongement ΔL est proportionnel à la longueur initiale L0, à l’élévation de température ΔT. Chaque matériau a son propre facteur α de proportionnalité. 

ΔL = α . L0 . ΔT

Voici l’unité du coefficient de dilatation thermique :

    • α le coefficient de dilatation linéaire  s’exprime en en kelvin puissance-1 (K -1)

    • L0 la longueur initiale en mètre (m)

    • ΔT = T – T0 la variation de température en kelvin (K) ou en degré Celsius (°C)

Quel est le coefficient de dilatation thermique d’un s235 ?

Le calcul d’allongement par dilatation thermique

Vous cherchez à calculer la dilatation thermique de vos vis ou goujons ? Voici un moyen de faire une simulation d’une dilatation thermique


Ici vous trouverez un calculateur qui convertit la dilatation thermique en contrainte mécanique de vos vis. Avec ce simulateur vous pouvez déduire si votre vis a atteint  sa limite élastique en fonction de la température.

Le principe du serrage à chaud

Il se réalise en créant un champ électromagnétique qui permet de générer un échange thermique et ainsi de créer une dilatation de la vis ou de la tige. 

Après avoir accosté manuellement l’écrou de la valeur angulaire optimale, la tension dans la vis ou la tige sera générée au refroidissement. 

Le serrage à chaud des boulons est réalisé la plupart du temps par le biais de cannes chauffantes à rayonnement. Mais il existe aussi la méthode de serrage par induction.

Les avantages du serrage à induction 

Le serrage par allongement thermique, a de nombreux avantages :

  • L’induction a pour avantage de chauffer l’acier au cœur de la matière. Le temps de chauffe est ainsi réduit. Le risque de rupture des pièces à assembler est limité. 

  • Avec la méthode à induction, le serrage se fait plus rapidement. Le passage d’un goujon à l’autre est fluide et rapide.

  • Avec cette méthode la sécurité du personnel est garantie. C’est une méthode simple d’utilisation.  Il faut compter un seul opérateur par machine. Aussi, l’élément chauffant et l’écrou sont froids donc le serrage peut se faire à la main sans gant.

 

  • L’induction permet un gain de temps lors du temps de chauffe sur un serrage ou un desserrage. Le temps de refroidissement est également raccourci.

 

  • Cette méthode supprime toute contrainte en torsion dans les vis et dans les tiges.

 

  • En moyenne la différence de température d’un goujon chauffé à l’induction comparé à la méthode de la canne chauffante est de 90°. 

 

  • Le plus souvent, les machines sont mobiles, le système de refroidissement est intégré et ne nécessite pas de branchement d’eau et fonctionne avec une seul prise électrique.

Limites du serrage à induction dans les applications d'ingénierie

Ce serrage a gagné en importance en tant que méthode permettant d’obtenir un serrage précis et contrôlé dans les applications d’ingénierie. Cependant, comme toute technologie, elle présente son lot d’inconvénients que les ingénieurs doivent prendre en considération. Dans cette partie, nous explorerons certaines des principales limites associées à ce type de serrage :

  1. Sensibilité limitée aux variations de matériau : un inconvénient significatif de ce type de serrage réside dans sa sensibilité limitée aux variations des propriétés des matériaux. Différents matériaux peuvent réagir différemment au processus d’induction, entraînant des incohérences dans le processus de serrage. Ce manque d’adaptabilité peut poser des défis, notamment dans les applications où l’on utilise fréquemment des matériaux aux propriétés variables.

  2. Effets de température : le processus implique la génération de chaleur, qui peut avoir des effets néfastes sur les composants environnants. Dans les applications sensibles à la température ou lorsqu’il s’agit de matériaux sujets à la déformation induite par la chaleur, l’utilisation du serrage par induction peut entraîner des effets thermiques indésirables. Les ingénieurs doivent évaluer attentivement les implications thermiques et les dommages potentiels aux composants adjacents lors du processus de serrage.

  3. Coût initial et complexité : La mise en place de systèmes de serrage nécessite souvent un investissement initial important dans des équipements et des technologies spécialisés. La complexité de l’appareil de serrage par induction, y compris la nécessité de systèmes de contrôle et de surveillance de précision, peut augmenter le coût global. Les projets de petite à moyenne envergure peuvent avoir du mal à justifier les dépenses associées à l’adoption de la technologie de serrage à induction.

  4. Maintenance et calibration : les systèmes de serrage de ce type exigent une maintenance régulière et une calibration pour garantir des performances constantes et précises. La complexité de ces systèmes, associée au besoin de connaissances spécialisées, peut entraîner une augmentation des temps d’arrêt et des coûts opérationnels. Les ingénieurs doivent prendre en compte les exigences de maintenance continue lors de l’évaluation de la viabilité à long terme de cette solution.

  5. Considérations environnementales : le processus de serrage implique généralement l’utilisation d’énergie électrique, et les équipements associés peuvent contribuer à une empreinte environnementale accrue. La consommation d’énergie, les émissions électromagnétiques et l’élimination des composants usagés sont des considérations environnementales importantes que les ingénieurs doivent prendre en compte lorsqu’ils optent pour des méthodes de serrage à induction.

Serrage à induction en cours avec un appareil first bloting

Conclusion sur le serrage par induction

Bien que le serrage par induction offre un contrôle précis et une fiabilité dans certaines applications d’ingénierie, les ingénieurs doivent peser ces avantages par rapport aux inconvénients identifiés. Une réflexion minutieuse sur les variations de matériau, les effets de température, les coûts initiaux, les besoins en maintenance et les impacts environnementaux est essentielle pour prendre des décisions éclairées sur l’adoption de cette méthode dans des projets d’ingénierie spécifiques.

 

Le serrage par induction et la mesure de tension

La combinaison du serrage par induction et de sa vérification grâce à un système de tension de serrage est particulièrement développée dans l’industrie. Dans les meilleurs cas cette technique permet d’avoir un serrage d’une précision redoutable.

Un opérateur diagnostique un problème sur un assemblage boulonné avec un appareil TRAXX-M2. Vue de côté.