Vous êtes-vous déjà demandé ce qui fait tenir ensemble les machines du monde entier ? Les boulons sont les champions méconnus de l'ingénierie. Cet article lève le voile sur le monde fascinant des boulons, de leurs types et spécifications aux principes de leurs connexions. Préparez-vous à apprendre comment ces minuscules composants jouent un rôle crucial dans le maintien de l'intégrité de tous les éléments, des ponts aux bicyclettes !
Définition du boulon : Type de fixation composé de deux parties, une tête et une vis (cylindre à filetage extérieur).
Classification des boulons :
Forme de la tête : Tête hexagonale, tête ronde, tête carrée, tête fraisée, etc.
Longueur du filet: Fil complet et demi-fil ;
Forme de la dent du fil : Triangle, trapèze, forme de tuyau, etc.
Direction du fil : Droite et gauche.
Spécifications des boulons : (GB/T1237)
Les spécifications du filetage des boulons déterminent les spécifications de la clé utilisée (GB/T4388)
| Diamètre du filet d/mm | Dimension opposée s/mm | Taille de la clé S/mm | Diamètre du filet d/mm | Dimension opposée s/mm | Taille de la clé S/mm |
| M5 | 8 | 8 | M18 | 27 | 27 |
| M6 | 10 | 10 | M20 | 30 | 30 |
| M8 | 13 | 13/14 | M22 | 32 | 32 |
| M10 | 17 | 16/17 | M24 | 36 | 36 |
| M12 | 19 | 18/19 | M27 | 41 | 41 |
| M14 | 22 | 22 | M30 | 46 | 46 |
| M16 | 24 | 24 | M36 | 55 | 55 |
Classes de performance des boulons (GB/T3098.1-2010)
La désignation de la classe de performance d'un boulon est imprimée sur sa tête et est généralement représentée par X et Y.
X100 représente la valeur nominale de la résistance à la traction du matériau du boulonen unités de MPa.
X100 * (Y/10) représente la limite d'élasticité valeur du boulon, en unités de MPa.
Il existe plus de 10 grades de performance, dont 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 et 12,9.
Les boulons à haute résistance sont des boulons dont la classe de performance est égale ou supérieure à 8,8, fabriqués en acier allié à faible teneur en carbone ou en acier à teneur moyenne en carbone et soumis à un traitement thermique (trempé et revenu).
Les boulons courants, également appelés boulons ordinaires, peuvent être divisés en boulons raffinés (grades A et B : 5,6 ou 8,8) et en boulons bruts (grade C), dont les performances sont généralement de 4,6 ou 4,8.
Raccordement par boulon se réfère à l'utilisation de boulons et d'écrous pour sécuriser la connexion de deux composants avec des trous de passage, et il s'agit d'une connexion détachable.
Les types d'assemblages boulonnés peuvent être divisés en fonction de l'ajustement entre le boulon et le trou de passage :
Connexion par boulon commun : Il y a un espace entre le trou et la tige après l'assemblage, la structure est simple, le montage et le démontage sont pratiques, il peut être assemblé et désassemblé plusieurs fois, et il est largement utilisé.
Connexion par boulons à trous articulés : Il n'y a pas d'espace après l'assemblage, ce qui permet de supporter principalement les charges latérales et peut également être utilisé pour le positionnement.
Principe de fonctionnement de l'assemblage par boulons
Loi de Hooke : Lorsqu'un matériau solide est soumis à une contrainte, il existe une relation linéaire entre la contrainte et la déformation (unité de déformation) dans le matériau.
Analyse en cisaillement et en traction des assemblages boulonnés (I)
Connexion par boulon de cisaillement : Transmet la puissance par la compression mutuelle de la tige du boulon et de la paroi du trou.
Assemblage par boulon tendu : Elle repose principalement sur la précontrainte du boulon après le serrage.
Lorsque le composant raccordé a une grande rigidité et que les boulons sont disposés symétriquement, chaque boulon supportera la tension moyenne au niveau de l'assemblage.
Lorsque le composant connecté a une faible rigidité, la bride de connexion se plie et se déforme, générant une force de levier.
Analyse en cisaillement et en traction des assemblages boulonnés (II)
Outre le cisaillement et la traction, les assemblages par boulons peuvent également être soumis à des vibrations, à la température, à des contraintes latérales (vent, écoulement, pression, etc.), à des variations de charges et à d'autres forces.
Il existe trois méthodes de serrage des boulons:
Méthode de serrage au couple : Le principe est qu'il existe une certaine relation entre la taille du couple et la force de pré-serrage axial. Cette méthode de serrage est simple et intuitive et est largement utilisée à l'heure actuelle.
Méthode de serrage angulaire : L'angle de rotation est proportionnel à la somme de l'extension du boulon et du relâchement du composant serré. Par conséquent, la méthode consistant à faire tourner le boulon à l'angle spécifié pour obtenir la force de serrage souhaitée peut être adoptée.
Méthode de serrage à la limite d'élasticité : L'objectif théorique est de serrer le boulon juste au-delà de la limite d'élasticité.
Méthode de serrage au couple
Application d'une force de pré-serrage à l'élément de fixation en faisant tourner la partie écrou de l'élément de fixation
Le couple appliqué est conforme à la règle 5-4-1.
Lubrification uniquement à la fin de la partie de serrage de la vis/boulon.
| Frottement de la tête de boulon | Frottement du fil | Précharge | |
| Situation générale | 50% | 40% | 10% |
| Lubrification de la tête de boulon | 45% | 40% | 15% |
| Lubrification des filets | 50% | 30% | 20% |
| Fil défectueux | 50% | 45% | 5% |
Principe de la séquence de serrage des boulons
Serrer en séquence à partir du milieu, puis des deux côtés, puis en diagonale, et enfin dans le sens des aiguilles d'une montre, par étapes.
Le serrage est généralement divisé en deux étapes : la première étape consiste à serrer avec un couple d'environ 50%, et la seconde étape consiste à serrer avec un couple de 100%.
L'extrémité du boulon doit dépasser l'écrou de 1 à 3 longueurs de pas.
1. Avant de préparer l'assemblage du boulon, il est nécessaire de :
Vérifiez que le boulon et l'écrou sont propres et exempts de rouille, de bavures et de bosses.
Vérifiez le plan de contact entre la pièce connectée et le boulon et l'écrou, et assurez-vous qu'il est perpendiculaire au trou du boulon.
Vérifiez également que les boulons et les écrous sont bien serrés.
2. Lors de l'assemblage de l'écrou et de la rondelle plate, l'écrou et la rondelle doivent être assemblés avec l'envers tourné vers la pièce connectée.
Le côté de l'écrou marqué de caractères est le côté avant, et le côté lisse de la rondelle est le côté avant.
3. Directives relatives à l'utilisation de la force (à titre de référence uniquement) :
| Spécification des boulons d/mm | Couple appliqué M/N.m | L'essentiel des opérations | Spécification des boulons d/mm | Couple appliqué M/N.m | L'essentiel des opérations | |
| M6 | 3.5 | Force du poignet uniquement | M16 | 71 | Augmentation de la force générale | |
| M8 | 8.3 | Ajouter la force du poignet, la force du coude | M20 | 137 | le poids corporel total | |
| M10 | 16.4 | Augmentation de la force générale | M24 | 235 | Ajouter le poids du corps | |
| M12 | 28.4 | Ajouter la force du demi-corps | / | / | / | |
4. La clé de la prévention du desserrement des boulons réside dans la prévention de la rotation relative des filets des boulons. Il existe trois méthodes courantes pour desserrage du boulon:
Anti-friction
Antidévissage mécanique
Antidévissage permanent
5. Problèmes courants lors de l'enlèvement des boulons
Lors du desserrage des boulons de bride sur les tuyaux et les vannes :
Desserrez d'abord la moitié des boulons à l'écart de la carrosserie pour permettre à l'huile, à la vapeur ou à l'eau restantes de s'évacuer par le côté opposé afin d'éviter d'être pulvérisées ou brûlées.
Dans le cas de boulons collés qui ne peuvent pas être desserrés :
La plupart des colles sont des solutions organiques et peuvent être trempées dans de l'huile de banane ou de l'alcool pendant une demi-heure, ou recouvertes d'un coton imbibé d'alcool sur le boulon. Plus le temps est long, plus la colle se dissout.
Dans le cas de boulons rouillés qui ne peuvent être desserrés :
Vaporisez du WD-40 et attendez une demi-heure. Le spray pénètre dans le boulon et dissout la rouille.
Autres méthodes : vibration, lubrification, torréfaction, forage
En cas de glissement des boulons qui ne peuvent être desserrés :
Les solutions corrosives telles que l'acide dilué ou l'acide chlorhydrique peuvent lentement corroder le boulon.
Utiliser un acide pour le métal et un alcali pour le plastique.
6. Idées reçues sur l'utilisation des boulons
Grossier au lieu de fin :
Certaines articulations importantes, telles que les arbres de transmission et les volants d'inertie, utilisent des boulons à filetage fin.
Les boulons à filetage fin ont un pas et un angle plus petits et présentent des avantages tels qu'une résistance élevée et de bonnes performances d'autoblocage. Ils ont une forte capacité à résister aux chocs, aux vibrations et aux charges d'échange.
Si des boulons à gros filets sont utilisés à la place de boulons à filets fins, ils risquent de se desserrer ou de se détacher et de provoquer des accidents.
Ajustement incorrect :
Les boulons qui supportent des charges transversales et des forces de cisaillement (tels que les boulons de l'arbre d'entraînement et les boulons du volant moteur) ont des ajustements transitoires avec les trous des boulons. L'assemblage doit être solide et fiable, et capable de résister aux forces latérales.
Si le contrôle n'est pas effectué lors de l'assemblage, il est possible que des espaces importants entre le boulon et le trou du boulon soient encore installés, ce qui peut entraîner un desserrement du boulon ou des accidents de coupure.
Noix plus épaisses :
Point de vue erroné : Des écrous plus épais peuvent augmenter le nombre de tours de filetage et améliorer la fiabilité des assemblages.
En fait, plus l'écrou est épais, plus la répartition de la charge entre chaque tour de filetage est inégale, ce qui facilite le desserrement de l'articulation.
Un écrou avec plusieurs rondelles :
Parfois, les boulons assemblés sont trop longs, c'est pourquoi certaines personnes mettent plusieurs rondelles élastiques sur un boulon.
Pendant le processus de serrage, le rondelles élastiques sont soumis à des forces inégales et certains peuvent se rompre, ce qui réduit la force de pré-serrage du boulon.
Ou générer des charges excentriques, ce qui réduit la fiabilité de l'assemblage par boulon.
Le lave-linge est trop grand : (GB/T97.1-2002 Tableau 1, M5 à M36 : le diamètre intérieur de la rondelle est supérieur au diamètre du filet de 0,3 mm à 1 mm)
Pratique incorrecte : En raison du manque de rondelles appropriées, une rondelle d'un diamètre intérieur plus grand est utilisée comme substitut.
Il en résulte une diminution du contact entre la face inférieure de la tête du boulon et la rondelle, ce qui entraîne une diminution de la capacité de pression ou de la force de verrouillage de la rondelle. Sous l'influence des vibrations et des charges d'impact, le boulon est susceptible de se desserrer.
Le couple n'est pas conforme :
Point de vue erroné : La croyance que les boulons doivent être "serrés mais pas desserrés", ce qui conduit à une augmentation intentionnelle du couple de serrage.
Conséquences : Il en résulte un glissement, voire une rupture du boulon.
Pratique incorrecte : Pour les boulons importants qui doivent être serrés au couple, on a tendance à utiliser une clé à main pour gagner du temps.
Conséquences : Les boulons se desserrent en raison d'un couple insuffisant, ce qui entraîne une défaillance.
Verrouillage inadéquat : Les boulons importants doivent être sécurisés par des dispositifs anti-desserrage après l'assemblage.
Lors de l'utilisation d'un verrouillage par goupille fendue, une erreur fréquente consiste à utiliser une goupille fendue trop fine ou une demi-goupille fendue.
Lors de l'utilisation d'une rondelle élastique, une erreur fréquente est que l'ouverture de la rondelle est trop petite et qu'elle perd son élasticité.
Lors de l'utilisation d'une rondelle d'arrêt, une erreur fréquente consiste à bloquer la rondelle sur le bord de l'écrou.
Lors de l'utilisation d'écrous doubles, une erreur fréquente consiste à utiliser un écrou mince à l'extérieur et à ne pas le serrer.
Fausse fortification :
Les filets des boulons, des écrous ou des trous présentent des taches de rouille, de la calamine, copeaux de ferparticules de sable, bavures, etc.
Avant l'assemblage, elles doivent être nettoyées. Lors du serrage des boulons, en raison de l'effet de blocage des impuretés, la valeur du couple de surface atteint la valeur requise, mais en fait, les pièces de connexion ne sont pas réellement serrées.
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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