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Que est le problème avec les connexions boulonnées ?
Les connexions boulonnées ont depuis longtemps posé un défi : garantir qu’un assemblage atteigne et maintienne la force de serrage requise. Un des problèmes entraînant des fuites de joint d’étanchéité est la répartition inégale et insuffisante de la charge. Lors de l’assemblage, les joints d’étanchéité peuvent être excessivement serrés qui peut induire un relâchement ultérieur, en particulier lors de l’utilisation de tendeurs hydrauliques. Cependant, prédire le relâchement au fil du temps est complexe. Ce scénario entraîne souvent des complications, notamment la rupture des boulons due à la fatigue, le desserrage des boulons et des efforts de maintenance inutiles pour surveiller les boulons. Le manque de connaissance concernant les réglages des outils de serrage ou l’incertitude sur la force de serrage du boulon pendant l’assemblage peut entraîner des problèmes significatifs. Les coûts de maintenance augmentent, ce qui nécessite des inspections coûteuses et des procédures de resserrage douteuses. Actuellement, de telles procédures sont monnaie courante pour les assemblages boulonnées à forte charge telles que les grues et les éoliennes. S’attaquer à ce défi est crucial pour améliorer la fiabilité et les performances des connexions boulonnées.
Les cellules de charges sont-elles une solution ?
L’idée est d’intégrer une cellule de charge dans une connexion boulonnée comme une rondelle. En l’incorporant ainsi, la force de serrage peut être mesurée avec précision pendant l’assemblage, garantissant que la charge est correctement appliquée. Après l’assemblage, la surveillance continue de la force prévient les problèmes de sous-charge ou de surcharge, éliminant ainsi le besoin d’inspections coûteuses. La détermination du coefficient de frottement est simplifiée grâce à un test simple, éliminant les suppositions ou les conjectures. Ce même dispositif peut également servir, dans un cadre de recherches et d’expérimentations, au réglage des outils de serrage pour atteindre la charge de boulon désirée, améliorant significativement la sécurité, la fiabilité et le contrôle de la structure boulonnée.
Avec cette approche, le risque de ruptures lié au serrage est atténué.
Les cellules de charge représentent une solution de pointe conçue pour la surveillance précise de la force de serrage d’un boulon. L’acquisition de ces informations de serrage cruciales élève considérablement les normes de sécurité, améliore la fiabilité des joints et offre un contrôle supérieur sur les assemblages boulonnées. L’intégration d’une cellule de charge implique de la positionner stratégiquement du côté non entraîné d’une connexion boulonnée, de préférence sous un écrou. Lorsque le boulon est serré, une force est exercée sur la rondelle de charge, induisant une déformation minimale dans la rondelle. Cette déformation est continuellement mesurée par le capteur, qui évalue les changements de résistance électrique. Ces données dynamiques sont ensuite utilisées pour déterminer la charge de boulon en temps réel. Il existe deux types distincts de cellules de charge disponibles, adaptés à des besoins de surveillance spécifiques :
1. Capteurs à surveillance continue : Ces capteurs sont conçus pour une surveillance continue et ininterrompue, fournissant un flux continu de données.
2. Capteurs à surveillance périodique : Adaptés aux évaluations périodiques, ces capteurs offrent une surveillance intermittente, adaptée à des scénarios spécifiques nécessitant des évaluations périodiques de la force de serrage. Une variété de méthodes de lecture sont à existent pour surveiller les données, garantissant une flexibilité et une compatibilité avec divers besoins opérationnels.
Ces solutions donnent aux ingénieurs et aux professionnels de l’industrie un moyen sophistiqué et fiable de superviser et monitorer les assemblages boulonnés, et de passer à un niveau supérieur de contrôle, de fiabilité et de sécurité dans les applications critiques.
Pourquoi choisir une cellule de charge à surveillance continue lors d'un processus de serrage ?
La cellule de charge est conçue pour suivre la charge réelle au sein des joints boulonnés. Elle offre une surveillance ininterrompue de la charge de boulon à partir d’un seul point de connexion, avec la flexibilité d’interconnecter plusieurs capteurs de charge au sein d’un réseau. L’adoption des cellules de charge élimine les incertitudes entourant la force dans le boulon, ouvrant la voie à une sécurité renforcée, des joints solides et un meilleur contrôle.
Au-delà des améliorations en matière de sécurité, le déploiement des cellules de charge se traduit par une réduction des coûts à la fois lors de l’installation et tout au long de la durée de vie du joint. Chaque capteur est équipé d’un circuit intégré spécifique à l’application (ASIC), qui gère la condition du signal et la communication numérique. Cette fonctionnalité unique attribue un numéro de série individuel à chaque capteur de charge, garantissant une identification et une traçabilité distinctes. Le système de surveillance numérique quantifie non seulement la charge, mais surveille également la température du capteur.
Comment est utilisée une cellule de charge à surveillance continue ?
La cellule de charge, conçue dans la configuration d’une rondelle standard, est disponible dans des tailles allant d’environ M10 à M62. Positionnée du côté non entraîné d’une connexion boulonnée, idéalement sous un écrou, la cellule de charge fonctionne de manière transparente. Pendant le processus de serrage, une force est exercée sur la rondelle de charge, induisant une légère déformation dans la rondelle en acier. Le capteur mesure continuellement les altérations de la résistance électrique résultant de ces déformations, permettant la détermination de la charge du boulon à chaque instant.
De conception robuste, les cellules de charge font preuve de résilience contre les conditions difficiles dans les environnements industriels. Elles sont performantes même en cas de contact avec l’huile, l’exposition à la pluie, à l’eau de mer, à la glace et à des températures jusqu’à 70 degrés Celsius. Cependant, il est déconseillé d’utiliser les rondelles dans des conditions où les températures dépassent 65 degrés Celsius ou descendent en dessous de -30 degrés Celsius.
Avantages d'une cellule de charge à surveillance continue
La surveillance continue offre des avantages significatifs, simplifiant la détermination en temps réel de la force de serrage pendant celui-ci. Au-delà de l’évaluation instantanée de la charge, la possibilité d’accéder à des données historiques est une fonctionnalité intéressante. Cette perspective historique aide à identifier quand et où des problèmes peuvent et pourraient survenir.
De plus, la cellule de charge bénéficie de l’avantage de la connectivité au réseau. Elle peut être intégrée de manière transparente avec d’autres cellules de charge, formant un réseau où les données de tous les capteurs peuvent être monitorés collectivement. Ce système interconnecté facilite l’observation simultanée des données en temps réel provenant de plusieurs cellules de charge permettant des vérifications à distance via diverses méthodes de lecture. La polyvalence et l’accessibilité font de la cellule de charge un outil efficace pour les applications de surveillance continue.
Fonctionnement de la cellule de charge à surveillance périodique
La cellule de charge à surveillance périodique est un capteur de charge conçu pour surveiller la charge réelle des boulons dans les assemblages boulonnés. Le système de surveillance périodique (PMS) permet de surveiller la charge des boulons lorsqu’un lecteur portatif et une sonde sont utilisés. Notamment, les capteurs de charge PMS présentent une interface sans contact, éliminant ainsi le besoin d’une connexion par câble. Pendant le service, l’unité est alimentée via une interface inductive liée à un instrument portatif. La surveillance directe de la charge des boulons peut être effectuée sur le lecteur portatif à l’aide d’une sonde.
L’utilisation d’une cellule de charge élimine les incertitudes concernant la charge des boulons, contribuant ainsi à une sécurité accrue, un meilleur contrôle des structures et des joints plus fiables. Outre les avantages en termes de sécurité, il y a également une réduction des coûts lors de l’installation et tout au long de la durée de vie du joint.
Chaque capteur intègre un circuit intégré qui gère toutes les opérations de conditionnement du signal et de communication numérique. Cela garantit que chaque cellule de charge possède un numéro de série unique pour son identification individuelle et une traçabilité optimale. Le système de surveillance numérique mesure non seulement la charge des boulons, mais surveille également la température du capteur. La cellule de charge est disponible dans différents types d’acier, y compris l’acier inoxydable standard et une version plus robuste capable de supporter des charges plus élevées tout en conservant des dimensions compactes.
Utilisation de la cellule de charge à surveillance périodique (PMS)
La cellule de charge à surveillance périodique (PMS) est utilisée comme une rondelle ordinaire et est disponible dans des tailles allant approximativement de M35 à M60. Placée du côté non entraîné d’une connexion boulonnée, de préférence sous un écrou, le capteur de charge fonctionne pendant le processus de serrage. Lorsque la force est appliquée sur la cellule de charge, il y a une légère déformation de la rondelle en acier inoxydable. Le capteur mesure en continu les changements de résistance électrique résultant de ces déformations, facilitant ainsi la détermination de la charge des boulons à tout moment.
Grâce à leur conception robuste, les cellules de charge font preuve de résilience dans des conditions difficiles, ce qui les rend adaptées aux environnements industriels difficiles. Elles sont performantes en contact avec de l’huile, de la pluie, de l’eau de mer, de la glace et sont efficaces quand elles sont soumises à des températures atteignant 75 degrés Celsius.
Avantages d'une cellule de charge à surveillance périodique
Les cellules de charge à surveillance périodique offrent des avantages distincts, notamment dans les situations où les petits espaces limitent l’utilisation de câbles. La rondelle PMS excelle dans les espaces compacts car elle ne nécessite pas de connexion par câble. Avec les cellules de charge PMS, les lectures peuvent être obtenues sans aucune connexion par câble en utilisant une sonde. Les utilisateurs ont la possibilité de surveiller directement la charge réelle des boulons sur le lecteur portatif. Cette fonction permet une lecture rapide de plusieurs capteurs avec le même lecteur de manière consécutive. Les données de plusieurs cellules de charge peuvent être stockées sur le lecteur portatif et transférées ultérieurement sur un ordinateur pour une analyse plus approfondie.
Qu'est-ce qu'une cellule de charge à trou traversant ?
Une cellule de charge à trou traversant, est un transducteur de force spécialisé utilisé pour la mesure de forces telles que la tension, la compression, le couple et la pression. La caractéristique distinctive d’une cellule de charge à trou traversant est la présence d’une ouverture centrale, d’où elle tire son nom. Ces cellules convertissent efficacement les forces appliquées en signaux électriques, permettant une mesure précise et une normalisation. Les utilisateurs peuvent ensuite lire et enregistrer les données obtenues.
Les signaux électriques produits par les cellules de charge à trou traversant varient proportionnellement aux forces exercées sur les capteurs. Plusieurs types de cellules de charge à trou traversant sont disponibles sur le marché, chacun utilisant des mécanismes internes différents. Les jauges de contrainte, les cellules piézoélectriques, les cellules hydrauliques et les cellules pneumatiques sont parmi les technologies les plus couramment utilisées. Les cellules de charge à trou traversant peuvent accueillir une gamme de forces, y compris la tension, le couple, la compression et la pression. Utilisées largement dans diverses industries, ces cellules de charge répondent au besoin de mesures précises des forces.
La structure de la cellule « à trou traversant » offre un avantage particulier, permettant à la cellule de charge d’être placée autour d’un boulon, facilitant ainsi la mesure uniforme de la charge du boulon. Cette caractéristique rend les cellules de charge à trou traversant particulièrement adaptées aux applications nécessitant des mesures précises de la force des boulons.
Comment fonctionne la cellule de charge à trou traversant ?
Les cellules de charge à trou traversant sont spécifiquement conçues pour mesurer et surveiller la charge des boulons dans les strutures boulonnées, aussi bien pendant l’assemblage que sur une période prolongée. L’acquisition de ces informations améliore non seulement la sécurité et le contrôle, mais garantit également la fiabilité des joints au sein de la construction. Le capteur de charge à trou traversant est positionné de manière stratégique du côté non entraîné d’une connexion boulonnée, idéalement sous un écrou. Le serrage du boulon soumet la cellule de charge à trou traversant à des forces, induisant de légères déformations dans la rondelle en acier inoxydable.
Ces déformations entraînent des changements de résistance électrique, un phénomène mesuré avec précision grâce à la technologie magnétoélastique. Les données acquises nous permettent de déterminer précisément la charge du boulon à chaque instant. Ce processus sophistiqué donne aux ingénieurs une vision en temps réel des forces appliquées aux connexions boulonnées, contribuant à une meilleure gestion de la construction, à des normes de sécurité plus élevées et à la fiabilité des joints au sein de la structure.
Les avantages des cellules de charge à trou traversant
En utilisant une technologie magnétoélastique de pointe, les cellules de charge à trou traversant offrent une compacité supérieure et une rentabilité accrue par rapport à d’autres technologies alternatives telles que les jauges de contrainte ou les méthodes piézoélectriques. Contrairement aux approches conventionnelles qui mesurent la charge à quelques points de pression, nos cellules de charge garantissent une mesure précise sur toute la surface de l’anneau, améliorant la précision.
Les cellules de charge sont compatibles avec une large gamme de charges, allant généralement de 30 kN à 2000 kN, n’émettant que des signaux numériques.
Dotées d’un effet de fluage minimal et exemptes de dérive, les cellules de charge à trou traversant garantissent une déviation maximale de 5 % de l’échelle complète après le calibrage en usine. Certains modèles peuvent réponde à la norme IP66 stricte, garantissant une résistance à la poussière et à l’eau.
Quelques fabricants et fournisseurs de cellules de charge :
Dans le domaine des solutions de serrage, plusieurs entreprises se distinguent en tant que leaders dans la conception et la vente de cellules de charge, offrant des technologies pour répondre aux besoins diversifiés des industries. Voici un aperçu de cinq acteurs majeurs dans ce domaine :
BoltSafe : BoltSafe se spécialise dans les solutions avancées de cellules de charge, fournissant des dispositifs robustes et fiables pour mesurer et surveiller les charges de boulons. Leurs capteurs, disponibles dans diverses options d’acier, exploitent une technologie ASIC sophistiquée pour offrir un signal précis et une bonne communication numérique, garantissant des mesures précises et traçables.
Loadcell Supplies : Loadcell Supplies est un acteur clé dans le développement et la distribution de solutions de cellules de charge, y compris celles adaptées au serrage des boulons. Leur gamme complète de cellules de charge répond à diverses capacités de charge, offrant fiabilité et durabilité pour des applications critiques telles que la construction, la fabrication et l’infrastructure.
Applied Measurements : Applied Measurements est reconnue pour ses technologies innovantes de cellules de charge, y compris celles conçues pour des applications de serrage de boulons. Leurs cellules de charge à trou traversant, utilisant la technologie magnétoélastique, fournissent des solutions compactes et rentables avec une mesure précise de la charge sur toute la surface, répondant aux exigences des industries diverses.
Strainsert : Strainsert est un acteur majeur dans la technologie de détection de force depuis plus de 40 ans, fournissant une gamme de cellules de charge pour des applications critiques. Leurs cellules de charge sont connues pour leur construction robuste et leur haute précision, garantissant des performances fiables dans des environnements exigeants telles que l’aérospatiale, la défense et la fabrication industrielle.
Ces entreprises, grâce à leur engagement envers l’innovation et l’ingénierie de précision, contribuent de manière significative au progrès des solutions de serrage. Chacune apporte un ensemble unique de capacités et d’expertise, façonnant collectivement le paysage de la technologie des cellules de charge.
Les inconvénients de la mesure de la tension des boulons avec des cellules de charge
• Coûts élevés :
Bien que les cellules de charge offrent une bonne précision, leur coût initial peut être plus élevé par rapport à d’autres méthodes de mesure de tension, ce qui peut potentiellement influencer la décision de l’adopter.
• Sensibilité aux Conditions Environnementales :
Certains types de cellules de charge peuvent être sensibles aux variations de température et à d’autres conditions environnementales. Cette sensibilité nécessite parfois des mesures correctives pour maintenir la fiabilité des mesures.
• Calibrage fréquent :
Un calibrage régulier est souvent nécessaire pour garantir une précision de mesure constante. Cela peut entraîner des coûts supplémentaires et des exigences de temps, potentiellement impactant l’efficacité opérationnelle.
• Installation complexe :
Comparée à d’autres méthodes de mesure de la tension des boulons, l’installation et l’intégration des cellules de charge peut être complexe. Cela nécessite une expertise technique et peut prolonger le temps nécessaire pour configurer le système de mesure.
• Dépendance à l’alimentation :
Certains types de cellules de charge peuvent nécessiter une alimentation continue. Cette dépendance à l’alimentation peut introduire des complications potentielles, surtout dans des environnements où une alimentation électrique constante n’est pas garantie.
• Modification de la structure de l’assemblage lors de l’installation :
La présence d’une cellule de charge modifie la structure de l’assemblage lors de son installation, nécessitant une évaluation supplémentaire pour assurer l’intégrité de l’assemblage modifié.
Avantages du tensiomètre à ultrasons par rapport aux cellules de charge
• Mesure non-intrusive :
Contrairement aux cellules de charge qui peuvent altérer la structure de l’assemblage lors de l’installation, le TRAXX-M2 utilise la technologie ultrasonore pour une mesure non intrusive, préservant ainsi l’intégrité de l’assemblage.
• Précision sans calibrage :
Le TRAXX-M2 élimine le besoin de calibrage fréquent, garantissant une précision dans les mesures de tension des boulons sans les exigences de calibrage continu associées à certaines cellules de charge.
• Robustesse environnementale :
Le TRAXX-M2 est moins sensible aux conditions environnementales, fournissant des mesures fiables dans des températures et des environnements variables sans nécessiter de mesures correctives supplémentaires.
• Installation simplifiée :
Le tensiomètre à ultrasons TRAXX-M2 offre un processus d’installation plus simple par rapport à aux systèmes de cellules de charge, réduisant la complexité et permettant une mise en œuvre plus rapide, économisant ainsi du temps et des ressources.
• Rapport qualité-prix :
Le TRAXX-M2 présente une solution rentable avec des coûts initiaux compétitifs, en en faisant une option attrayante pour ceux recherchant des mesures précises de tension des boulons sans l’investissement initial potentiellement plus élevé de certaines technologies de cellules de charge.
• Conçu pour des applications site industriel :
Le TRAXX-M2 est une solution portable pesant seulement 3 kg, ce qui le rend facile à transporter et à manipuler lors de diverses applications. Il offre une robustesse avec un indice de protection IP64, assurant une protection contre la poussière et l’eau, et est résistant aux chocs. Doté d’un design ergonomique, le TRAXX-M2 est équipé d’un écran tactile et d’une interface intuitive, améliorant l’expérience utilisateur.
• Haute performance sur toutes les vis et tiges filetées :
Le TRAXX-M2 est compatible avec une variété de vis, pouvant mesurer à la fois des vis brutes et non usinées. Il prend en charge une large gamme de longueurs, allant de 5 mm à 14 m. De plus, le TRAXX-M2 est conçu pour mesurer des vis avec des diamètres allant de 3 mm à 300 mm.
• Précision de mesure pouvant atteindre 1% :
Le tensiomètre TRAXX-M2 fournit des mesures d’allongement des boulons exprimées en kilonewtons (kN), garantissant des données précises et fiables durant le processus de serrage. La correction de température est intégrée de manière transparente aux mesures, améliorant la précision dans des conditions de température variables. En utilisant une méthode non-intrusive, le TRAXX-M2 garantit que les mesures n’altèrent pas la nature de l’assemblage, préservant ainsi l’intégrité de l’ensemble du système.