Exploration des opportunités offertes par le serrage en tension dans l'industrie
Le serrage en tension, largement adopté par les leaders mondiaux de l’industrie, continue de gagner en popularité. Cette méthode, déjà utilisée avec succès dans des secteurs tels que l’automobile, l’aéronautique, l’énergie et le transport, ouvre de nouvelles perspectives. Outre les améliorations évidentes en termes de performance et de précision, elle permet également d’explorer de nouveaux usages dans le domaine du serrage. Par exemple, il est désormais possible de surveiller en temps réel le serrage d’un assemblage, suivre son comportement au fil du temps et même observer son évolution sur plusieurs années. Cette avancée conceptuelle entraîne également la création d’applications innovantes, la nécessité de définir de nouveaux processus en usine et l’adoption d’outils de serrage novateurs, ce qui transforme profondément l’approche de la conception des assemblages.
1- OPTIMISATION DE LA DÉTECTION ET DE LA RÉSOLUTION DES PROBLÈMES
Diagnostic d'un incident de serrage par démontage contrôlé
Il est fréquent de suspecter une perte de tension dans une ou plusieurs vis. Pour confirmer cette suspicion, il suffit de mesurer la tension de serrage des vis concernées avant de les démonter afin de déterminer la tension résiduelle. En comparant cette tension avec la valeur théorique attendue, il est possible d’évaluer si un relâchement s’est produit et dans quelle mesure. Cette analyse initiale permet de débuter l’enquête pour identifier les causes du desserrage.
2- OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE ET DU CONTRÔLE QUALITÉ
Surveillance évolutive des assemblages dans le temps
Dans l’industrie actuelle, la maintenance des assemblages boulonnés implique généralement le démontage et le remontage complet de toutes les installations, comme c’est le cas dans les raffineries, ou d’une partie des équipements, comme dans l’industrie éolienne où environ 20 % des assemblages sont concernés chaque année. Cette approche est à la fois lourde, répétitive et dépassée. Une alternative consiste à pratiquer le re-serrage au couple, qui consiste à desserrer légèrement l’assemblage avant de le resserrer. Cependant, cette méthode comporte le risque de dépasser la limite élastique des goujons lors du resserrage, entraînant une déformation permanente.
Dans tous les cas, l’utilisation d’un appareil de mesure de tension de serrage rend la maintenance considérablement plus rapide et efficace. En effet, avec ces systèmes, il n’est pas nécessaire de démonter les assemblages. Cette méthode non intrusive permet de mesurer simplement la tension présente entre les pièces en effectuant une simple mesure sur les vis de l’assemblage.
Ainsi, il devient possible de surveiller l’évolution de la tension de serrage dans le temps, que ce soit sur une période de 1 mois, 5 ans ou même 20 ans. En comparant les données initiales de serrage avec celles relevées à un moment donné, tel que lors du premier retour en maintenance, il est facile de détecter un desserrage ou toute autre anomalie sur l’assemblage. Il s’agit donc d’une méthode de contrôle, de suivi et de surveillance des assemblages à long terme particulièrement efficace.
Contrôle de la qualité des qssemblages vissés en surveillant la tension appliquée par les robots de serrage
Comment assurer que les visseuses sur une ligne de production produisent la tension de serrage spécifiée et maintiennent cette tension de manière cohérente dans le temps ? Grâce à un appareil de mesure de tension de serrage, il est possible de :
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Effectuer une analyse statistique pour vérifier que les réglages des visseuses couple/angle permettent d’atteindre des niveaux de tension contrôlés.
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Ajuster les réglages pour obtenir des tensions de serrage considérées comme « acceptables » en production, comme le fait PSA, par exemple.
3- OPTIMISATION DU SERRAGE PENDANT L'ASSEMBLAGE
Contrôle précis de la tension entre les pièces
Lors du montage, il est crucial de garantir une tension uniforme entre les pièces pour assurer la solidité de l’assemblage. Cette tension, équivalente à la force de cohésion entre les éléments, est mesurée par des systèmes spécifiques indépendamment de l’outil de serrage utilisé (visseuse, clé dynamométrique, tendeur hydraulique). Les opérateurs qui utilisent ces systèmes ajustent le serrage en fonction de la mesure de tension, suivant ainsi en temps réel l’évolution de la tension directement sur l’appareil de mesure.
Amélioration de l'étanchéité des joints grâce à une distribution uniforme de la tension
Dans les assemblages, les joints jouent un rôle crucial dans l’étanchéité. Cependant, les vis maintenant la pression sur le joint peuvent soit assurer une liaison étanche, soit compromettre l’étanchéité si la tension n’est pas uniformément répartie. En effet, une répartition inégale de la tension compromet l’intégrité de la structure. En contrôlant la tension de manière homogène entre les pièces à l’aide de systèmes de mesure dédiés, il est possible d’assurer une étanchéité optimale de l’assemblage, car les joints sont sensibles à la pression.
4- OPTIMISATION DU PROCESSUS DE CONCEPTION D'ASSEMBLAGE
Réduction des essais-erreurs et amélioration de la conception
La mise au point des prototypes, essentielle dans le processus de développement, est souvent entravée par la nécessité de nombreux essais-erreurs, en particulier lorsqu’un serrage au couple est utilisé. Par exemple, lors de l’étude d’un nouveau joint de culasse, la tension dans les goujons de culasse influence fortement son comportement. Cependant, lorsque le serrage est réalisé au couple, il devient ardu de distinguer l’impact du serrage sur le comportement du joint. Ainsi, de multiples essais sont nécessaires pour caractériser le comportement du joint en éliminant les variations causées par le serrage.
En revanche, le contrôle de la tension de serrage permet d’étudier le comportement du joint indépendamment des variations de serrage. Cette approche permet de dissocier les deux variables, simplifiant ainsi le processus de développement en ne considérant qu’une seule variable à la fois.
Cohérence conceptuelle et opérationnelle dans la réalisation d’assemblages vissés
Dans les bureaux d’études, les ingénieurs conçoivent les assemblages vissés en tenant compte de la tension (exprimée en kN), tandis que lors du montage, les opérateurs utilisent le couple de serrage (exprimé en N.m). Cette divergence entre la conception et l’assemblage crée des ruptures dans le processus de développement et d’industrialisation, incitant les concepteurs à surdimensionner les pièces et les vis par excès de précaution.
Les conséquences de cette disparité sont multiples et coûteuses :
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Alourdissement et surdimensionnement des assemblages
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Complexité et durée accrues du montage
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Augmentation des coûts d’exploitation et de maintenance
La maîtrise du serrage en tension permet de remédier à ces problèmes en rétablissant une cohérence entre la conception et l’assemblage. Toutes les équipes impliquées peuvent ainsi raisonner en termes de tension, ce qui facilite le processus de développement :
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En conception, les systèmes de mesure de la tension de serrage permettent d’évaluer la résistance des assemblages et d’identifier leurs propriétés mécaniques, conduisant ainsi à une amélioration du design des pièces.
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Lors du montage, l’utilisation de ces systèmes permet un contrôle précis du serrage, assurant une qualité et une fiabilité optimales de l’assemblage final.
Pour conclure sur le serrage en tension
Cette approche présente des avantages significatifs en termes de précision et de performance, et elle révolutionne les pratiques associées à la conception, au montage et à la maintenance des assemblages boulonnés. En conception, elle réduit le temps nécessaire pour les prototypes et optimise le design. Au moment du montage, elle garantit une cohésion optimale entre les pièces et améliore l’étanchéité des joints. En maintenance, elle assure un suivi dans le temps et permet une détection rapide des anomalies lors des opérations de maintenance.