1. Quels sont les facteurs qui influencent la résistance à la fatigue des boulons ? Différents facteurs peuvent influer sur la résistance à la fatigue d'un assemblage, notamment le matériau utilisé, la conception structurelle, la taille, le processus de fabrication, l'ajustement entre les filets, la répartition de la charge, l'amplitude de la contrainte, les propriétés mécaniques, et bien d'autres encore. Lecture connexe : Tableau des propriétés mécaniques des métaux Pour commencer, le choix des matériaux appropriés [...]
Plusieurs facteurs peuvent influer sur la résistance à la fatigue d'un assemblage, notamment le matériau utilisé, la conception structurelle, la taille, le processus de fabrication, l'ajustement entre les filets, la répartition de la charge, l'amplitude de la contrainte, les propriétés mécaniques, etc.
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Tout d'abord, le choix des matériaux et des procédés de traitement thermique appropriés est crucial pour garantir que la résistance et l'indice de plasticité des matériaux répondent aux normes requises.
Il est essentiel de s'assurer que les matériaux ne présentent pas de défauts susceptibles d'influer sur leur résistance, en particulier des défauts intergranulaires à faible grossissement.
Néanmoins, la force de la raccord de boulon repose essentiellement sur la résistance du boulon.
Lors de l'installation, le boulon subit un étirement, tandis que l'écrou est comprimé. La différence entre l'extension et la contraction du pas de vis est la plus importante au niveau du premier cercle près de la surface d'appui, ce qui entraîne une déformation et une contrainte maximales. Les autres cercles (pas P) diminuent en conséquence.
Voici les augmentations de résistance recommandées pour différents types d'écrous :
a) Écrou de suspension - la résistance augmente de 40% (l'écrou est également sous tension, ce qui permet de répartir uniformément la charge avec la déformation du boulon).
b) Écrou à gorge annulaire - la résistance augmente de 30% (l'écrou est tendu près de la surface du roulement)
c) Écrou incliné intérieur - la résistance augmente de 20% (l'anneau de contact diminue, la charge se déplace vers le haut)
d) Écrou de liaison (combinaison de b et c) - la résistance augmente de 40%
e) Utilisation de matériaux différents pour le boulon et l'écrou - la résistance augmente de 40%.
1) Réduire la rigidité des boulons
Mesures : barre centrale verticale, barre élancée, raccord à boulon flexible, etc.
2) Augmentation de la rigidité de la bride
Mesures : Utiliser un joint de haute dureté ou le visser directement sur la fonte.
Des concentrations de contraintes peuvent apparaître à la base du filetage, à l'extrémité du boulon et à la transition entre la tête du boulon et la tige du boulon.
Pour atténuer ces concentrations de stress, vous pouvez envisager les options suivantes :
Les assemblages par boulons sont largement utilisés dans la fabrication mécanique et l'installation d'équipements. Toutefois, en raison de la difficulté à détecter et à prévenir les dommages dus à la fatigue, de nombreux accidents graves ont été causés par des ruptures de boulons dues à la fatigue au fil des ans. C'est pourquoi l'étude de la rupture des boulons fait l'objet d'une attention croissante.
La réduction de la résistance à la fatigue des boulons peut être attribuée aux raisons suivantes :
(1) Lors du tournage du filetage, le métal de bonne qualité extérieure de l'ébauche est enlevé, tandis que le métal restant de mauvaise qualité est utilisé comme tige de boulon. Il en résulte une sous-utilisation du cristal métallique de haute qualité, ce qui réduit finalement la résistance du filet.
(2) En raison de l'existence de petites usinage des congés et un gradient de contrainte important à la racine du fil, une concentration de contrainte est provoquée.
(3) Le rugosité de la surface à la racine du fil est supérieure à celle du biseau du fil.
(4) Marques d'outil parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe du filetage, et microfissures entre les marques d'outil. Étant donné que le filetage du boulon tourné se trouve à sa racine, ces facteurs affectant la résistance à la fatigue existent également.
En présence de charges alternées, la source de fatigue est générée en premier, ce qui accélère le processus d'usure. défaillance due à la fatigue du boulon.
Pour les boulons à haute résistance (boulons précontraints) uniquement, il est recommandé d'augmenter la longueur du boulon, de réduire la rigidité du boulon, de diminuer la force de travail FSA partagée par le boulon lorsqu'il supporte la charge, de réduire la contrainte alternée et, par la suite, d'augmenter la résistance à la fatigue.
En termes de force d'assemblage, qui est principalement une force de traction, il n'y a pas de différence entre les boulons à haute résistance et les boulons ordinaires.
Cependant, la contrainte subie par les boulons à structure en acier et les boulons à cisaillement par torsion diffère de celle des boulons ordinaires. En effet, les boulons à structure en acier et les boulons à cisaillement par torsion sont soumis non seulement à une force de traction, mais aussi à une force de cisaillement.
Lorsque les boulons à haute résistance sont soumis à des contraintes de cisaillement, ils peuvent être classés en deux catégories : les boulons à haute résistance de type friction et les boulons à haute résistance de type palier, en fonction de leur conception et des contraintes auxquelles ils sont soumis.
Les assemblages boulonnés à haute résistance par friction présentent une bonne intégrité et une bonne rigidité, ce qui se traduit par une faible déformation, une contrainte fiable et une résistance à la fatigue.
Ce type d'assemblage maintient la friction entre les surfaces de contact des plaques, ce qui empêche le glissement relatif. Il est principalement utilisé pour l'installation et la connexion de structures supportant des charges dynamiques, ainsi que pour certains composants et installations en haute altitude.
D'autre part, les assemblages par boulons à haute résistance de type palier ont une capacité portante supérieure à celle des boulons de type frottement, car leur capacité portante continue d'augmenter une fois le frottement surmonté.
Par conséquent, le nombre de boulons nécessaires peut être réduit. Cependant, leur intégrité et leur rigidité sont médiocres, avec de grandes déformations, de mauvaises performances dynamiques et de faibles réserves de résistance réelle. Ils ne conviennent que pour les assemblages qui autorisent certaines déformations par glissement dans les structures soumises à des charges statiques ou dynamiques indirectes.
L'un des inconvénients des assemblages boulonnés à haute résistance est qu'ils présentent des exigences techniques particulières en ce qui concerne les matériaux, les clés, la fabrication et l'installation, ce qui les rend relativement coûteux.
Le grade 8.8 est considéré comme un boulon à haute résistance.
Actuellement, des boulons à haute résistance de 8,8S et 10,9S sont utilisés.
Le chiffre précédant la virgule, soit 8 ou 10, représente la valeur minimale approximative de la résistance à la traction du boulon après traitement thermique, qui est de 100Mpa.
La résistance à la traction réelle du 8.8S se situe entre 830Mpa et 1030Mpa, tandis que celle du 10.9S se situe entre 1040Mpa et 1240Mpa.
Le chiffre après la virgule, soit 0,8 ou 0,9, représente la limite d'élasticité du boulon après traitement. La limite d'élasticité est le rapport entre la limite d'élasticité conditionnelle du boulon et sa limite d'élasticité minimale. La lettre "S" représente le boulon et la lettre "H" représente l'écrou. Les écrous sont divisés en deux catégories : 8H et 10H.
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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