Introduction Les assemblages boulonnés et soudés sont les deux formes d'assemblage les plus courantes dans diverses structures mécaniques. Ce document compare et oppose principalement ces deux méthodes d'assemblage courantes dans les structures en acier, en résumant leurs avantages et leurs inconvénients. Les sections de composants composites en acier, tels que les plaques ou les profilés en acier, doivent être reliées entre elles. L'ensemble [...]
Les assemblages boulonnés et soudés sont les deux formes d'assemblage les plus courantes dans diverses structures mécaniques. Ce document compare et oppose principalement ces deux méthodes d'assemblage courantes dans les structures en acier, en résumant leurs avantages et leurs inconvénients.
Les sections des composants en acier composite, telles que les plaques ou les profilés en acier, doivent être reliées entre elles. L'ensemble des acier La structure doit être assemblée en un tout au niveau des points de connexion. Par conséquent, la qualité et la rentabilité d'une structure en acier sont directement influencées par la qualité de la conception de ses connexions.
Dans le passé, les structures en acier étaient assemblées à l'aide de goupilles fendues, de boulons, de rivets et d'autres matériaux. soudures. Toutefois, les assemblages par goupilles fendues et rivets ne sont plus utilisés dans les nouvelles structures en acier, de sorte que ces méthodes ne seront pas examinées plus avant.
Les connexions soudées sont formées par la fusion des baguette de soudure et les pièces à souder avec la chaleur générée par un arc électrique. En refroidissant, ces pièces fondues se solidifient en une cordon de soudureLes pièces sont ainsi intégrées en une seule unité.
Les assemblages soudés sont la principale méthode d'assemblage des structures métalliques actuelles, avec des assemblages manuels. soudage à l'arc et le soudage à l'arc submergé automatique (ou semi-automatique) étant les méthodes de soudage les plus couramment utilisées.
Par rapport aux assemblages boulonnés, les structures soudées présentent plusieurs avantages :
(1) Les raccords soudés ne nécessitent pas de forageIl n'y a donc pas d'affaiblissement de la section transversale. Il n'est pas non plus nécessaire d'ajouter des éléments de connexion supplémentaires, ce qui simplifie la construction. Par conséquent, les raccords soudés permettent d'économiser de la main-d'œuvre et des matériaux, ce qui se traduit par des avantages économiques. Ces avantages peuvent être considérés comme les plus importants.
(2) Les structures soudées offrent une bonne étanchéité, une grande rigidité et une excellente intégrité. En outre, certains joints, tels que les raccords en Y et en T entre des structures en acier et des structures en acier, sont plus faciles à réaliser. tuyauxIl est difficile de réaliser des assemblages boulonnés ou d'autres méthodes, ce qui fait du soudage l'option préférable.
Joints soudés présentent les lacunes suivantes :
(1) Elles sont affectées par les températures élevées pendant la période de l'année. processus de soudage;
(2) Les cordons de soudure présentent souvent divers défauts, et le métal de base à proximité du cordon de soudure peut devenir fragile, ce qui peut entraîner une concentration de contraintes et des fissures plus importantes dans la structure ;
(3) En raison de la rigidité de la structure soudéeLes fissures localisées peuvent facilement s'étendre à l'ensemble de la structure. Comme nous l'avons déjà mentionné, les structures soudées sont sujettes à une fragilité à basse température ;
(4) Après le soudage, un retrait irrégulier induit par le refroidissement peut entraîner des contraintes résiduelles de soudage dans la structure. Cela peut amener certaines sections à entrer prématurément en plasticité lorsqu'elles sont chargées, réduisant ainsi la stabilité de la contrainte critique lorsqu'elles sont comprimées ;
(5) Après le soudage, une dilatation et une contraction inégales peuvent entraîner une déformation résiduelle du soudage, telle que l'apparition d'un méplat. tôle d'acier à se déformer.
Compte tenu de ces limites de l joints soudésIl convient de prendre des mesures pour éviter ou réduire leur impact négatif lors de la conception, de la fabrication et de l'installation.
Simultanément, la qualité des cordons de soudure doit être contrôlée et acceptée conformément à la norme nationale "Quality Acceptance Specification for Steel Structure Engineering" (Spécification d'acceptation de la qualité pour l'ingénierie des structures en acier).
Prêter attention à sélection des matériauxLa conception du cordon de soudure, le procédé de soudage, la technique du soudeur et l'amélioration de l'inspection du cordon de soudure peuvent empêcher l'apparition de ruptures fragiles du cordon de soudure.
Les assemblages boulonnés unifient les composants grâce à l'utilisation de boulons, un type de fixation. Il existe deux types d'assemblages boulonnés : les assemblages boulonnés standard et les assemblages boulonnés à haute résistance.
Les boulons utilisés dans les assemblages de structures métalliques sont classés en deux catégories : les boulons standard et les boulons à haute résistance. Les boulons standard ont généralement une tête hexagonale et sont classés A, B et C.
Les boulons de grade C sont généralement fabriqués en acier Q235, façonné à partir d'acier laminé à chaud. ronde acier. Il s'agit de boulons grossiers, dont les exigences en matière de fabrication de trous de boulons sont relativement faibles, et qui sont donc largement utilisés dans les assemblages par boulons standard.
Les boulons standard de qualité A et B sont des boulons de précision, qui exigent des normes de fabrication plus strictes pour le boulon et le trou de boulon. La pose des boulons standard se fait généralement à l'aide de clés manuelles, sans exigence spécifique de précontrainte dans le boulon.
Les boulons à haute résistance utilisés dans les structures en acier ont une signification spécifique. Ils sont posés à l'aide d'une clé spécialement conçue à cet effet, ce qui garantit une précontrainte prescrite dans le boulon et, par conséquent, une précontrainte spécifiée sur la surface de contact des plaques connectées.
Pour atteindre la valeur de précontrainte nécessaire, ces boulons doivent être fabriqués en acier à haute résistance.
Bien que les boulons standard de qualité A et B soient également fabriqués à partir d'acier à haute résistance, ils sont toujours appelés boulons standard.
Les grades de performance des boulons à haute résistance sont 8.8 et 10.9. Les boulons à haute résistance sont fabriqués à partir de matériaux tels que l'acier à moyenne teneur en carbone ou l'acier à haute teneur en carbone. acier alliéqui sont traités thermiquement (trempés et revenus) pour une plus grande résistance.
La résistance à la traction (fub) des boulons à haute résistance de grade 8.8 n'est pas inférieure à 800N/mm2, avec une résistance à la traction de limite d'élasticité de 0,8. La résistance à la traction des boulons à haute résistance de qualité 10.9 n'est pas inférieure à 1000N/mm2, avec un rapport de limite d'élasticité de 0,9.
Les assemblages boulonnés sont privilégiés en raison de leur efficacité en termes de temps et de main-d'œuvre, de la simplicité du matériel d'installation requis et des compétences moins exigeantes que celles des soudeurs pour les ouvriers du bâtiment.
Ils ne sont dépassés que par les assemblages soudés dans l'utilisation des assemblages de structures métalliques. Les assemblages boulonnés sont divisés en deux catégories : les assemblages boulonnés standard et les assemblages boulonnés à haute résistance.
En fonction de la situation de contrainte, chacun d'entre eux est divisé en trois types : les assemblages boulonnés résistants au cisaillement, les assemblages boulonnés résistants à la traction et les assemblages boulonnés qui supportent simultanément le cisaillement et la traction.
Les boulons à filetage grossier (boulons de classe C) sont couramment utilisés dans les assemblages boulonnés standard. Leur résistance au cisaillement dépend de la résistance au cisaillement de la tige du boulon et de la résistance à la compression de la paroi du trou.
La résistance à la traction repose sur la résistance à la traction axiale du boulon. Les assemblages boulonnés à filetage grossier, qui ne sont généralement utilisés que dans les composants secondaires qui ne supportent pas directement des charges dynamiques, tels que les appuis, les bandes de frottement, les poutres murales, les petites fermes et les structures amovibles, résistent aux forces de cisaillement.
Inversement, en raison de sa résistance supérieure à la traction, le boulon est couramment utilisé dans les assemblages de nœuds de chantier qui le soumettent à une tension.
En ce qui concerne les assemblages boulonnés conventionnels, les boulons à filetage fin (boulons de qualité A et B) sont utilisés en raison de leur qualité élevée pour les assemblages à haute résistance au cisaillement.
Cependant, comme la fabrication des boulons est complexe, que les exigences d'installation sont élevées (le diamètre du trou et le diamètre de l'arbre du boulon sont presque identiques) et que le prix est élevé, ils sont souvent remplacés par des assemblages par friction à boulon à haute résistance, dont nous parlerons plus loin.
Les assemblages par boulons à haute résistance ont les mêmes exigences que les assemblages par boulons à haute résistance. matériau du boulonL'installation de la construction, de la précharge et de l'assemblage est identique à celle des assemblages par friction.
La différence est que sa capacité de charge ultime est basée sur le dépassement du frottement, où les plaques connectées glissent l'une par rapport à l'autre, et le boulon se rompt en raison du cisaillement et de la compression de la paroi du trou.
Par conséquent, sa capacité de charge est supérieure à celle des assemblages par friction de boulons à haute résistance, ce qui permet d'économiser des matériaux d'assemblage. Cependant, ce type d'assemblage est limité dans son application en raison de la déformation par glissement qui se produit après avoir surmonté le frottement.
Il est spécifié qu'il ne peut être utilisé que dans les structures qui supportent charges statiques ou indirectement des charges dynamiques. Les traitement de surface Les exigences relatives aux surfaces de contact des composants raccordés sont moins élevées que pour les raccords à friction, puisqu'il suffit d'enlever l'huile et la rouille flottante.
Les performances des assemblages à paliers sont identiques à celles des boulons standard, mais en raison de la précharge sur la tige du boulon et de l'utilisation d'un acier à haute résistance, les performances dépassent celles des assemblages boulonnés standard.
Avantages des assemblages boulonnés : Ils offrent un processus de construction simple et une installation facile, ce qui les rend particulièrement adaptés à l'assemblage sur site.
Ils sont également faciles à démonter, ce qui les rend idéaux pour les structures qui doivent être montées et démontées, ainsi que pour les connexions temporaires.
Inconvénients des assemblages boulonnés : Elles nécessitent de percer des trous dans les plaques et de les faire correspondre lors de l'assemblage, ce qui augmente la charge de travail de la fabrication. En outre, une plus grande précision est requise lors de la fabrication.
Les trous de boulons affaiblissent également la section des composants, et les pièces connectées doivent souvent se chevaucher ou nécessiter des plaques de connexion auxiliaires supplémentaires (ou des cornières), ce qui rend la structure plus complexe et augmente la consommation d'acier.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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