Avez-vous déjà pensé aux héros méconnus qui assurent la cohésion de nos machines ? Dans cet article, nous allons explorer le monde fascinant des connexions mécaniques, de l'humble rivet à la puissante soudure. En tant qu'ingénieur mécanicien expérimenté, je vous guiderai à travers les forces, les limites et les applications de chaque méthode. À la fin, vous comprendrez le rôle vital que jouent ces connexions dans notre monde technique.
Aux XIXe et XXe siècles, de nombreuses structures métalliques importantes ont été rivetées, comme la Tour Eiffel et les squelettes d'automobiles. À la fin du XXe siècle, un nombre considérable de structures étaient soudées, y compris les squelettes d'automobiles. Cependant, certaines structures doivent être à la fois plus légères et plus solides, comme les fuselages d'avions et les ponts en acier, et elles utilisent la technique d'assemblage par vis.
Du point de vue de la force portante, le rivetage a une meilleure capacité de résistance au cisaillement, mais une moins bonne capacité de résistance à la traction. Les assemblages boulonnés peuvent supporter à la fois la tension et le cisaillement. Le soudage peut également supporter la tension et le cisaillement, mais il est susceptible de se déchirer.
Les assemblages boulonnés sont des assemblages démontables, ce qui n'est pas le cas du rivetage et du soudage. C'est pourquoi les assemblages boulonnés sont préférables pour les structures nécessitant une maintenance ou un remplacement de pièces.
En termes d'assurance qualité, les connexions boulonnées sont meilleures que le rivetage, qui est meilleur que le soudage. Le soudage est le moins facile à contrôler, c'est pourquoi les avions de l'aviation civile utilisent moins le soudage.
C'est le soudage qui a le plus d'impact sur les propriétés des matériaux, en provoquant des contraintes résiduelles et des déformations importantes. Cela est tolérable pour les ponts et les voitures, mais n'est pas idéal pour les formes aérodynamiques telles que les surfaces des avions.
Du point de vue du coût, les assemblages boulonnés sont plus chers que les assemblages rivetés et soudés. Ils ajoutent également un poids supplémentaire, ce qui les rend moins souhaitables dans certaines applications.
Pour les assemblages de matériaux dissemblables (tels que l'aluminium et le titane, le composite et le titane, différentes séries d'alliages d'aluminium), le soudage n'est pas un bon choix. Différents matériaux sont couramment assemblés dans les avions, de sorte que la gamme d'applications est sérieusement affectée par le soudage.
Les assemblages boulonnés et le soudage sont plus susceptibles d'être utilisés dans le génie civil en raison de leur fiabilité et de leur rentabilité. Les boulons offrent la meilleure fiabilité, en particulier les assemblages par friction de boulons à haute résistance, qui permettent un excellent contrôle et réduisent les coûts.
Les assemblages boulonnés sont plus faciles à manipuler dans les environnements de construction sur le terrain. Ils ne nécessitent pas les processus de chauffage que sont le rivetage et le soudage, ce qui permet de mieux les contrôler. En outre, les assemblages boulonnés peuvent être inspectés plus facilement, ce qui garantit une qualité et une cohérence accrues.
Les assemblages boulonnés maintiennent l'intégrité structurelle en cas de déformations importantes et de charges dynamiques, ce qui les rend adaptés aux ponts soumis à diverses contraintes au fil du temps. L'utilisation de boulons à haute résistance garantit la robustesse et la durabilité des assemblages.
PS1 : Défauts de soudure sont relativement difficiles à contrôler, ce qui se traduit par des propriétés de fatigue incohérentes.
PS2 : Rivets chauds, surtout avec les plus grands. titane est également couramment utilisé dans les avions.
Explication complémentaire : Chaque technique de connexion évolue et a donné naissance à différents types.
Par exemple, le rivetage peut être divisé en deux catégories : le rivetage unilatéral et le rivetage autoperceur.
Le rivetage auto-perforant est actuellement plus utilisé dans l'industrie automobile, et l'équipement est coûteux.
Le rivetage unilatéral est principalement utilisé dans les situations où la structure n'est pas ouverte et constitue une application bas de gamme dans l'industrie de l'emballage.
Il existe des techniques de rivetage plus avancées sur les avions qui sont difficiles à localiser.
Les nouvelles technologies, telles que le soudage, soudage au laserLe soudage par friction et par agitation est également utilisé dans l'industrie aérospatiale.
Le soudage au laser présente une petite zone affectée par la chaleur et une faible déformation.
Le mécanisme du soudage par friction n'a pas été clairement étudié et diffère des autres méthodes de soudage par friction. méthodes de soudage.
Par conséquent, la vision précédente selon laquelle le soudage était utilisé pour les automobiles et le rivetage pour les avions n'est plus exacte.
En ce qui concerne les ponts, je n'y connais pas grand-chose, mais intuitivement, la plupart de ces grandes structures prennent en compte les facteurs de coût et ne sont pas sensibles au poids, et souvent n'utilisent pas les méthodes technologiques les plus récentes.
Si l'on considère uniquement les propriétés mécaniques de la méthode d'assemblage elle-même, sans tenir compte de la complexité de la fabrication et de la construction sur site, les assemblages boulonnés et le soudage sont plus susceptibles d'être utilisés dans le génie civil en raison de leur fiabilité et de leur rapport coût-efficacité.
Les boulons ont la meilleure fiabilité, en particulier les raccords à friction à boulon à haute résistance. En ingénierie, il est toujours préférable d'utiliser une technologie plus contrôlable avec une dispersion plus faible, ce qui permet de réduire les coûts et d'améliorer la fiabilité. Par conséquent, les assemblages par friction de boulons à haute résistance constituent actuellement une méthode idéale pour répondre à ces exigences d'ingénierie.
Le rivetage à chaud traditionnel nécessite de chauffer le rivet avant de l'installer, ce qui peut être encombrant sur le terrain. Le processus de refroidissement naturel (recuit) est difficile à contrôler, ce qui se traduit par une résistance et une fiabilité variables. Les techniques modernes telles que le rivetage autoperforant permettent d'atténuer certains de ces problèmes, mais elles s'accompagnent de coûts d'équipement élevés.
En génie civil, les structures en acier sont généralement plus épaisses et plus grandes, et les rivets utilisés ne sont pas les mêmes que les rivets à froid. Ils doivent d'abord être chauffés, puis l'extrémité droite est battue pour former une poignée à l'aide d'une riveteuse.
Voici deux autres photos, vous devriez maintenant comprendre comment les rivets du pont Waibaidu et de la Tour Eiffel ont été touchés !
Chauffage > Installation > Forgeage et formage
En génie civil, les structures en acier sont généralement plus épaisses et plus grandes, et les rivets utilisés ne sont pas les mêmes que les rivets à froid.
Ils doivent d'abord être chauffés, puis l'extrémité droite est battue pour former une poignée à l'aide d'une riveteuse.
Dans ce processus, le rivet a en fait subi deux processus : le traitement thermique et le forgeage.
Dans les conditions industrielles modernes, la plupart des traitements thermiques et du forgeage sont effectués dans des usines de traitement métallurgique et mécanique.
La température de départ du traitement thermique et la vitesse de chauffage et de refroidissement doivent être contrôlées. Le forgeage est également réalisé à l'aide de matrices de haute précision.
Dans l'environnement de traitement sur le terrain, il est évident que ni l'un ni l'autre ne peuvent être bien contrôlés à faible coût.
Pour la plupart des installations de génie civil sur site, après la formation du rivet, la température est abaissée dans l'environnement naturel extérieur. Ce processus est en fait "recuit.
Le recuit réduit la résistance de l'acier et augmente sa ductilité.
Il diffère toutefois du traitement thermique en usine, dans lequel l'acier est chauffé dans un four électrique équipé d'un thermomètre et dont la température est contrôlée par un dispositif de commande automatique.
Les ingénieurs n'aiment pas le recuit incontrôlé qui se produit naturellement sur le terrain.
Les rivets sont naturellement recuits dans le composant, et il est impossible de savoir exactement dans quelle mesure la résistance sera réduite et quelle sera la quantité de contraintes résiduelles.
Même s'il rencontre des accidents, tels que la pluie ou un vent fort, il provoquera même une "trempe", qui est le contraire d'un "recuit".
La performance finale de ce type de rivet à chaud est très variable.
Pour garantir la fiabilité globale du projet, la résistance du rivet ne sera pas pleinement utilisée, ce qui augmentera le nombre de rivets nécessaires, d'où un gaspillage et une conception compliquée.
En outre, la construction est encombrante et chaque rivet doit être chauffé avant d'être utilisé. Aujourd'hui, ces rivets chauds sont peu utilisés dans le domaine du génie civil.
Le soudage sur site est affecté par des facteurs environnementaux, ce qui entraîne des défauts potentiels tels que des fissures, des bulles, des inclusions de laitier et une pénétration incomplète. Le contrôle de la qualité est difficile, car il nécessite une main-d'œuvre qualifiée et des techniques d'inspection sophistiquées. Le soudage introduit également des contraintes résiduelles importantes et des déformations des matériaux, qui peuvent compromettre l'intégrité structurelle.
On pensait autrefois que le soudage était une chose très simple, mais en suivant des cours sur la structure en acier et en lisant quelques informations, on s'est rendu compte que ce n'était pas le cas. Le processus de soudage implique trop de choses, ce qui en fait un sujet très vaste et très compliqué. L'ensemble du processus est un vaste ensemble de réactions physiques et chimiques.
Le soudage peut être une profession spécialisée, et il ne s'agit pas seulement de soudage dans une école professionnelle ou technique supérieure, mais aussi d'une spécialité dans une université de recherche. De nombreux logiciels tels que MARC et NASTRAN ont développé des modules de soudage pour simuler le processus de soudage. Même dans le domaine du génie civil, un grand nombre d'universitaires étudient encore l'influence du soudage sur la structure, ce qui montre la complexité du soudage. Le soudage fait fondre les matériaux dans la zone de connexion, et les matériaux proches de la zone de connexion résistent également à des températures élevées.
Ainsi, dans les conditions de construction des chantiers de génie civil, la température étant plus élevée que celle des rivets, la contrainte résiduelle due au refroidissement et à la recristallisation peut même atteindre les limite d'élasticité du matériau. L'effet du traitement thermique sur la zone environnante est incontrôlable, la résistance et la ténacité des matériaux environnants seront modifiées. Dans le même temps, le processus de soudage n'est pas seulement un changement physique, mais il réagit également avec le gaz environnant et la vapeur d'eau. flux de soudage pour produire des résidus.
Le soudage sur site est généralement manuel et il est inévitable que des erreurs se produisent, entraînant des défauts tels que des contre-dépouilles, des fausses soudures et des soudures. Ces types de défauts peuvent avoir un impact significatif sur la rigidité de la structure et la résistance à la fatigue.
Tous les matériaux ne peuvent pas être facilement soudés, en particulier dans l'environnement de la construction sur site. Par exemple, l'aluminium a des exigences élevées en usine, et la scène est encore plus difficile. Bien que l'acier soit le matériau le plus couramment utilisé dans le génie civil, son soudabilité varie considérablement. Les produits à haute résistance et les acier allié ont généralement une mauvaise soudabilité en raison des différences de matériaux, du point de fusion élevé des oxydes dans l'aluminium, d'un refroidissement trop rapide et des réactions pendant le soudage.
En usine, les matériaux tels que l'acier peuvent être soudés par soudage à l'arc sous argon et d'autres techniques de soudage qui nécessitent plus d'équipement. Cependant, le chantier de construction est limité par un environnement simple, et il n'y a pas d'autres moyens de le faire. soudage à l'arc est généralement utilisé, ce qui rend irréaliste le soudage de ces matériaux.
Même si les matières premières sont des aciers à haute résistance ou des aciers ordinaires, elles sont obtenues par divers traitements à froid et à chaud dans l'environnement de l'usine. Par conséquent, il est presque impossible de réaliser sur place des soudures ayant les mêmes propriétés.
Les assemblages boulonnés sont plus faciles à gérer sur site en raison de l'élimination des processus de chauffage. Cependant, l'alignement précis des trous de boulons est crucial, et un mauvais alignement peut entraîner des coûts supplémentaires de main-d'œuvre et de matériaux. Les assemblages par friction de boulons à haute résistance nécessitent une préparation méticuleuse de la surface et un serrage contrôlé pour garantir une force de friction adéquate.
Par rapport au rivetage et au soudage, le boulonnage est beaucoup plus contrôlé dans l'environnement de la construction sur le terrain, sans processus de chauffage susceptible de provoquer un traitement thermique incontrôlé.
Les composants et les boulons sont produits en usine, de sorte que l'uniformité du produit est assez bonne et qu'ils peuvent être vissés sur place. Les assemblages sous pression sont similaires aux rivets, mais la résistance et l'uniformité du boulon sont meilleures que celles d'un rivet.
Les joints de frottement ne sont pas les mêmes, et il existe un problème lié à la construction sur le terrain - le contrôle du frottement. Le frottement est influencé par la pression de la surface de contact et rugosité de la surfaceMais les boulons à torsion par cisaillement, les clés dynamométriques et les techniques de préparation de la surface peuvent désormais résoudre ce problème.
Le boulon de cisaillement-torsion a une tête arrondie semblable à un rivet à une extrémité, sans angles, et le boulon est vissé à travers une cannelure (ou tête de prune) à l'autre extrémité. Il y a un fin collet entre la cannelure et le boulon, et la cannelure se détache lorsque le couple généré par la friction entre le composant et le boulon atteint la limite de torsion du collet.
La clé dynamométrique peut être utilisée pour serrer de gros boulons hexagonaux afin d'obtenir le même effet que les boulons à torsion par cisaillement. Il ne sera pas trop difficile à tordre parce que quelqu'un a un rhume aujourd'hui, ni trop excitant parce que quelqu'un va à la porte d'à côté ce soir (si les boulons sont trop serrés, ils se casseront).
Traitement de surface peut être réalisée en usine par sablage ou par l'application d'une peinture antirouille après sablage.
En utilisant l'assemblage par friction, le transfert de force entre les éléments se fait par friction, de sorte que la performance de l'assemblage est fondamentalement égale à celle de l'élément lui-même. C'est la solution la plus conforme au concept de conception, et la résistance, la rigidité et la résistance à la fatigue sont garanties.
Schéma d'utilisation de la clé
Vous pensez que j'ai envie d'encourager les connexions de boulons ? NON !
Quiconque a installé des structures en acier sur un chantier sait à quel point il est frustrant d'avoir à les installer. raccord de boulon Les installations peuvent l'être.
Les trous des boulons peuvent ne pas correspondre aux boulons pour diverses raisons (erreur de fabrication, déformation de la soudure, déformation due à la force...), et il n'est pas rare que les boulons soient décalés d'un millimètre.
La masse de Reinhardt est utilisée pour enfoncer la goupille de cisaillement dans le trou et faire coïncider le trou.
Cependant, les deux composants ne s'emboîtaient pas et les boulons ne pouvaient pas être serrés.
Sur place forage et la correction risque d'affaiblir trop fortement le composant.
Il est parfois nécessaire de procéder à des soudures de réparation ou à des réparations de manchons en acier, ce qui est très gênant.
Dans de nombreux cas, les plaques de raccordement ne peuvent pas être connectées directement entre les composants, et n'oubliez pas de couper la cannelure qui a été tordue sur les boulons.
Tout cela se traduit par une augmentation significative de l'utilisation des matériaux.
Les boulons sont plus chers que les Q345\Q235 ordinaires en poids, ce qui fait que le prix des assemblages boulonnés est trop élevé.
Il n'y a pas de problème de soudage et il peut être soudé directement sans trop de différence de position.
Un autre avantage du soudage est sa rapidité.
En même temps, la torche de soudage peut être utilisée non seulement pour raccorder mais aussi pour couper, ce qui permet de corriger rapidement les erreurs de construction.
La plupart du temps, le soudage peut être effectué directement entre les éléments, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des plaques supplémentaires et avec moins de matériel.
La résistance de l'acier qui peut être soudé à l'arc n'est généralement pas très élevée, et le soudage à l'arc n'est pas toujours possible. résistance des soudures peut être plus élevé que celui du matériau de base.
En outre, la zone de soudage englobe entièrement le composant, ce qui laisse des marges de sécurité et de fiabilité suffisantes.
Par conséquent, le soudage est une méthode courante lors de l'installation sur site, car elle est pratique.
Toutefois, les différentes méthodes ne peuvent être appliquées lorsqu'il n'est pas possible d'obtenir la qualité stable requise dans un environnement particulier à un coût suffisamment bas.
L'instabilité de la qualité du soudage sur site s'explique par le fait que l'environnement externe n'est pas contrôlable et que l'opération humaine n'est pas fiable.
Par conséquent, si le soudage est transféré dans un environnement industriel, les résultats sont très différents.
Les machines à souder automatiques, les ateliers fermés et les processus tels que le redressage, le meulage et le traitement thermique après le soudage permettent d'ajuster les déformations dues au soudage et de réduire les contraintes résiduelles.
En outre, des équipements de détection des défauts à grande échelle peuvent aider à détecter la qualité des soudures et à les réparer.
Ainsi, le meilleur moyen de produire certains composants non standard dans un environnement industriel reste le soudage.
Le rivetage peut également être amélioré par l'utilisation de meilleures technologies, telles que le processus de chauffage.
Autrefois, on utilisait des fours à charbon de bois, mais aujourd'hui sont apparus des fours électriques qui utilisent le principe du chauffage par courants de Foucault pour chauffer rapidement le rivet.
Le rivet étant chauffé puis refroidi, il exerce une pression considérable sur la plaque et peut la comprimer.
De plus, comme les rivets eux-mêmes sont relativement résistants, ils sont parfois utilisés pour des structures soumises à des charges dynamiques. Il est encore nécessaire de continuer à utiliser des rivets pour réparer certains vieux ponts en acier.
Par exemple, l'image ci-dessous est tirée d'un article du Guangzhou Daily sur la réparation du pont Haizhu.
En raison de la nature encombrante du génie civil, l'utilisation des rivets à chaud est en déclin sur le terrain. Toutefois, les rivets à froid (tels que les rivets de traction) restent utiles pour assembler des peaux légères et des plaques minces, car ils sont plus légers et utilisent moins de matériau que les boulons.
En outre, les plaques minces ne sont pas faciles à souder et les rivets à froid conviennent à l'assemblage de différents types de matériaux, en particulier pour les assemblages nécessitant une moindre résistance. Dans le domaine du génie civil, ils sont généralement utilisés pour assembler des plaques d'acier à parois minces et des plaques d'acier profilées, qui sont des éléments très minces. Un exemple courant est celui des clôtures temporaires sur les chantiers de construction.
Il faut donc réfléchir à la manière de se connecter :
Chaque type de connexion a sa propre portée dans l'application.
Les rivets ont encore de nombreuses utilisations dans des domaines tels que l'aérospatiale, mais ce n'est pas mon domaine, et il est temps que d'autres spécialistes de l'aérospatiale nous en apprennent davantage.
Le rivetage était couramment utilisé dans la construction navale avant la Seconde Guerre mondiale, mais il est aujourd'hui obsolète. Malgré son obsolescence dans l'industrie navale, les joints rivetés sont toujours utilisés dans la construction aéronautique moderne, mais ils sont très différents des joints rivetés utilisés dans les navires d'avant la Seconde Guerre mondiale.
En raison de la nécessité de réduire le poids à vide, la majorité des matériaux utilisés pour les avions sont l'aluminium et les matériaux composites. L'aluminium n'est pas facile à souder, tandis que les matériaux composites ne peuvent pas l'être. Compte tenu du fait que l'avion doit également être étanche, le rivetage est la meilleure option pour la construction d'un avion.
Les assemblages boulonnés sont principalement utilisés dans les constructions terrestres (bâtiments, ponts, grues et installations montées sur le pont des navires/plateformes océaniques). Les structures boulonnées sont faciles à démonter mais ne sont pas étanches, et les boulons eux-mêmes sont susceptibles de rouiller (l'eau peut s'accumuler dans les rainures des boulons).
Le soudage est essentiellement la seule méthode d'assemblage de composants utilisée aujourd'hui dans l'industrie maritime (remplaçant complètement le rivetage), et il est également utilisé dans la construction terrestre. Par rapport aux assemblages boulonnés, le soudage présente l'avantage de l'imperméabilité. Par rapport au rivetage, le soudage présente l'avantage de la rapidité, et la qualité des assemblages contemporains est excellente. technologie du soudage est plus fiable. L'inconvénient est qu'il n'est pas facile à démonter et que les composants doivent être explosés ou coupés lors du démontage, ce qui nuit à la réutilisation des matières premières.
Outre la lenteur de la construction, la structure de la coque rivetée avant la Seconde Guerre mondiale peut être comparée à un biscuit soda, et le nouveau Titanic construit avec la technologie moderne de soudage peut être comparé à un morceau de pâte à modeler.
La clé de toute grande structure métallique est en fait le point de connexion des composants !
Cela vaut pour les navires, les avions, les véhicules et les fusées.
Deux planches reliées entre elles ne peuvent pas être plus solides qu'une seule planche composite.
En ce qui concerne le soudage : Il ne faut pas se fier entièrement aux résultats du soudage dans l'usine.
Même si le matériel de soudage est plus résistant que le matériau de base, le matériau de base sur la ligne de démarcation sera toujours affaibli après le soudage. N'oubliez pas !
Exemple
Prenons l'exemple d'un projet réel (j'aime apprendre à travers des exemples pratiques), en prenant comme exemple un bâtiment industriel à structure métallique avec un portique en acier.
En raison du coût élevé et de la difficulté d'utiliser le rivetage pour les bâtiments à structure métallique ordinaire, nous allons parler du soudage et du boulonnage.
Nos exigences pour une installation équipée d'une grue sont les suivantes :
Commençons par la connexion entre la colonne d'acier de la porte et la fondation.
La base de la colonne est divisée en connexions rigides et en articulations.
Pour les équipements électriques, nous avons tendance à réaliser une connexion rigide car la charge dynamique de la grue, en particulier la charge de freinage horizontale, peut facilement provoquer une instabilité globale.
Nous pouvons souder ou boulonner la base de la colonne, mais le soudage n'est pas très facile à réaliser.
Le pied de colonne étant relié à la fondation sous la colonne, s'il est entièrement soudé, il est facile de provoquer des problèmes tels qu'un manque de résistance à l'usure. cordon de soudureet il est difficile d'assurer la stabilité de la colonne pendant le processus de soudage.
Avez-vous peur de regarder le baguette de soudure dans la main en faisant la moue et en regardant le pilier qui pend ?
Deuxièmement, parlons des joints entre les poutres et les colonnes. Cela n'a pas d'importance.
Tant qu'ils sont reliés de manière rigide, les boulons et les soudures sont acceptables, mais les soudures sont sujettes à la rouille, c'est pourquoi les fabricants de structures en acier doivent être fiables.
Si les trous des boulons sont légèrement décalés, vous risquez de pleurer dans la minute qui suit.
Là encore, le pilier résistant au vent doit être articulé.
Alors, n'hésitez pas, prenez le boulon et donnez-lui un coup de couteau.
Enfin, si un jour l'usine tombe en panne (patron ne me frappez pas), à quel point la connexion des boulons est-elle facile ? Deux personnes peuvent visser trois usines en une journée et les vendre la nuit.
En résumé, si la connexion doit être articulée, utilisez des boulons.
S'il s'agit d'une connexion rigide, le choix entre soudage et boulonnage dépend de la situation, de la difficulté et du niveau de compétence des soudeurs.
Les assemblages boulonnés sont plus faciles et requièrent moins de compétences, mais ils sont plus exigeants pour le fabricant en termes de précision et de contrôle de la qualité.
Les assemblages soudés permettent d'économiser de l'argent, mais les exigences en matière de résistance des matériaux et de compétence des soudeurs sont plus élevées.
Une fois les travaux terminés, l'unité de contrôle sera invitée à effectuer une inspection, mais le fabricant ne sera probablement pas satisfait s'il y a des erreurs et pourra même offrir une réduction.
Toutefois, si vous avez confiance dans vos connexions boulonnées et que vous pensez que le gouvernement pourrait démolir le terrain de votre usine, vous pouvez utiliser la connexion boulonnée pour demander une compensation pour l'usine, puis trouver un nouveau terrain pour construire.
Avis A
Je viens de terminer l'évaluation des recherches de base sur les équipements de traitement et je vais vous faire part de mes réflexions.
Le principal problème du rivetage et du boulonnage est qu'ils vont à l'encontre de l'objectif général de réduction du poids.
Les boulons ont également un problème de glissement des fils et de desserrage.
Le rivetage et le boulonnage ont tous deux l'avantage de reposer sur des principes simples et une technologie éprouvée.
Il existe de nombreux les types de soudageLe soudage par friction, le soudage par agitation et le soudage à l'arc au laser.
L'avantage du soudage est qu'il permet de réduire le poids.
L'inconvénient est que certains matériaux métalliques ont une mauvaise soudabilité et sont susceptibles de se fissurer et de se déformer.
Le soudage d'un même matériau et de matériaux différents nécessite des techniques de soudage différentes.
Outre le processus, la fabrication d'équipements de soudage automatisés est également difficile.
Avis B
Soudage
Avantages : Convient à diverses formes, économise l'acier, peut être automatisé et a une grande efficacité de production.
Inconvénient : La qualité est fortement influencée par les consommables de soudage et la manipulation.
Rivetage
Avantages : Connexion fiable pour la transmission des forces, ténacité, bonne plasticité, qualité facile à vérifier, couramment utilisée dans les structures soumises à des charges dynamiques.
Inconvénients : Ferraille d'acier et travail supplémentaire.
Les boulons sont divisés en boulons ordinaires et boulons à haute résistance.
Les boulons ordinaires sont faciles à manipuler et ne doivent pas se cisailler.
Les boulons à haute résistance présentent les avantages des boulons ordinaires et des assemblages rivetés et peuvent désormais être utilisés à la place des assemblages rivetés.
Avis C
Les pièces rivetées présentant des défauts peuvent être facilement observées, ce qui les rend utiles dans l'aérospatiale, la construction navale, les ponts et d'autres domaines.
Le soudage a une efficacité et une résistance élevées, ce qui le rend largement utilisé dans la fabrication de machines, d'équipements et d'automobiles.
Les assemblages par boulons sont pratiques pour le démontage, ce qui fait qu'ils sont principalement utilisés dans le processus d'assemblage. Par exemple, le soudage des fenêtres d'un avion est gênant pour la maintenance, et le soudage pendant le vol est risqué.
Le rivetage peut faciliter la réparation des défauts constatés lors de la maintenance. Par exemple, le rivetage des pièces structurelles métalliques d'un châssis de voiture peut compromettre l'efficacité et la solidité de la production.
Dans le projet du Stade national (Nid d'oiseau), le soudage de toutes les pièces crée des tensions concentrées à certains endroits et rend la construction peu pratique en raison des grandes quantités de soudage dans des endroits situés en altitude. La solution la plus fiable consiste à fabriquer des "branches" en usine et à les assembler sur place.
Un professeur de rivetage a réparé un pont riveté construit par les Japonais en chauffant les rivets à l'aide de soudage au gazpuis de les écraser avec une masse lorsqu'ils sont froids.
La réparation d'une soudure fissurée à l'intérieur d'un pont est difficile, car il n'est pas possible de démolir l'ensemble du pont et de refaire la soudure.
Avis D
La réponse fournie n'aborde que deux points, tandis que les avantages du rivetage ne sont pas clairs.
Le boulonnage offre une bonne résistance et une bonne ductilité à la fois pour la plaque d'assemblage et pour les boulons.
Il conserve sa capacité portante même en cas de déformations importantes et présente une forte résistance sismique.
Il est facile d'observer quand la charge du nœud est dépassée.
La ténacité de la soudure n'est pas aussi bonne, en particulier à basse température, ce qui la rend sujette à des dommages fragiles.
Pendant la construction, le boulonnage n'est peut-être pas aussi pratique que le soudage, mais la qualité de la construction est facile à contrôler.
Le soudage, en particulier le soudage sur site, peut produire des défauts tels que des fissures, des bulles, du laitier, des fuites de soudure, des résidus de fusion et des résidus d'oxydation. soudage par pénétration.
Les exigences en matière de personnel de soudage sont élevées et il est difficile d'observer la qualité de la construction.
Le contenu technique des ultrasons courants essais non destructifs est plus élevé que l'essai de couple des boulons à haute résistance, et entraîne des coûts d'équipement et de main-d'œuvre plus élevés.
Avis E
Sur la base de ma propre intuition, permettez-moi de discuter de certains concepts.
Les processus de rivetage est le plus simple. Le rivet lui-même est une pièce moulée, et le rivetage peut être réalisé en perçant simplement des trous dans l'objet. L'inconvénient est que le rivet peut être déformé et s'effondrer s'il est soumis à un impact longitudinal suffisamment important.
Le processus de fabrication des vis est plus compliqué, car toutes les vis ne sont pas autotravaillées. Le filetage de la vis elle-même doit être réalisé par un tour, et le trou sur le joint nécessite également une machine-outil pour graver le motif négatif. Par rapport au rivetage, les vis sont plus résistantes aux chocs directs. Cependant, les vis peuvent se desserrer avec le temps si le joint est soumis à des vibrations alternatives prolongées, et la surface filetée de la vis est particulièrement sujette à la rouille.
Le processus de soudage est le plus complexe. En termes d'avantages, le soudage ne se contente pas d'assembler les matériaux, il les fusionne également. Par conséquent, le soudage doit être meilleur que les deux types précédents en termes de résistance, d'étanchéité à l'eau, d'étanchéité à l'air et de conductivité électrique.
Avis F
Inconvénients du soudage :
Les déformations peuvent être importantes, car les température de soudage entraîne une concentration de contraintes au niveau de la soudure. C'est pourquoi de nombreux raccords de surface de haute précision et répondant à des exigences élevées utilisent des filetages et des adhésifs.
Il est difficile à inspecter. Après le soudage, un équipement de test spécial est nécessaire pour détecter les défauts éventuels, ce qui peut augmenter les coûts.
Les contraintes liées au site peuvent également constituer un problème.
Il est difficile à démonter. En cas d'erreur de soudure, le joint doit être coupé et ressoudé.
Il présente de bonnes performances de connexion et est pratique pour le soudage de grands équipements avec des matériaux de formes et de tailles variées.
Il présente une bonne rigidité, de bonnes performances globales et une bonne étanchéité.
Avis G
Les boulons peuvent être facilement retirés, mais ils prennent de la place et ajoutent du poids, c'est pourquoi ils sont utilisés avec parcimonie s'ils n'ont pas besoin d'être retirés. Le soudage nécessite du matériel et des heures de travail, et tous les matériaux ne peuvent pas être soudés. Le rivetage est de moins en moins utilisé.
Avis H
Les objets stationnaires, tels que les ponts, les tours et les vis de construction, sont généralement rivetés ou soudés, tandis que les objets ou les pièces en mouvement sont soudés ou rivetés en raison du fait que le mouvement peut desserrer les vis. Il n'est pas possible de vérifier chaque vis avant chaque vol.
Le soudage est l'option la plus stable, car les assemblages rivetés et vissés relient deux pièces par friction, ce qui ne convient pas s'il existe une force dans le sens de la translation entre les deux pièces. Le soudage fusionne deux composants en une seule unité.
S'il existe une force dans le sens de la translation entre deux pièces, on peut envisager de les fixer avec des vis si elles sont adossées l'une à l'autre. Par exemple, si une partie a des rainures et l'autre des rails convexes, elles peuvent être fixées avec des vis si elles s'appuient l'une sur l'autre. Le principe est de convertir la force de frottement de la translation en pression contre le support, ce qui améliore considérablement la force d'appui et la stabilité.
Avis I
Les assemblages rivetés constituent une vaste catégorie, et les boulons sont l'un des types les plus courants. Le boulonnage ou le rivetage à haute résistance peut offrir une plus grande solidité que le soudage, mais l'inconvénient est son coût plus élevé. Les avions utilisent des liaisons rivetées qui sont plus solides et plus légères que les liaisons à vis ordinaires, telles que la vis bom et la vis huck, etc. Comme les avions doivent répondre à des normes de sécurité élevées, ils ne peuvent pas être soudés et doivent utiliser le rivetage. Les trains à grande vitesse ne sont pas soumis à des normes aussi strictes et sont donc généralement soudés. Les voitures sont soumises à des normes encore moins strictes et peuvent être soudées, bien que certains constructeurs automobiles, comme Land Rover, aient fabriqué des voitures dont la carrosserie est entièrement en aluminium et qui sont rivetées comme les avions, mais ces voitures sont extrêmement chères.
Les ponts ne sont pas ma spécialité, mais pour certaines exigences particulières, telles que la nécessité de maintenir la légèreté du pont tout en utilisant de l'acier à haute résistance, le soudage peut ne pas être possible en raison de la nature de l'acier. mauvaise soudure Les performances de l'acier à haute résistance. En outre, il peut y avoir des exigences de résistance à la corrosion près du bord de mer, et comme l'acier résistant à la corrosion est également difficile à souder, le rivetage est souvent utilisé pour assurer la sécurité.
Ces dernières années, la technologie du soudage a connu des avancées significatives qui ont permis de remédier à certains de ses inconvénients traditionnels :
Les considérations relatives à l'entretien et à la réparation jouent également un rôle essentiel dans le choix des méthodes de raccordement :
Le domaine des connexions structurelles est en constante évolution, avec une recherche et un développement continus visant à améliorer la résistance, la durabilité et l'efficacité des différentes méthodes :
Le choix des assemblages rivetés, boulonnés ou soudés dans l'ingénierie structurelle est une décision complexe influencée par les propriétés mécaniques, les conditions de construction, le contrôle de la qualité, les exigences de maintenance et le coût. Bien que chaque méthode ait ses avantages et ses inconvénients, les progrès de la technologie et des matériaux améliorent continuellement leur applicabilité et leurs performances. Pour les structures à grande échelle comme les ponts, les assemblages boulonnés offrent une solution fiable et facile à entretenir, équilibrant les besoins de résistance, de durabilité et de facilité d'inspection. À mesure que l'industrie évolue, des techniques hybrides et innovantes optimiseront encore l'efficacité des connexions structurelles, garantissant ainsi des constructions plus sûres et plus résistantes.
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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