Fixations et vibrations

Les vibrations, l'expansion et la contraction peuvent créer un mouvement latéral du filetage, ce qui entraîne un desserrage et finalement une défaillance de la fixation (à gauche). Les fixations qui fixent les joints doivent être régulièrement resserrées pour contrer la déformation rémanente en compression du joint au fil du temps. Sinon, les fixations connaîtront un relâchement et leurs performances se dégraderont. Graphiques avec l'aimable autorisation de Henkel Corp.

Les contre-écrous auto-serrants de type SL ont des filetages déformés et une fonction de verrouillage de type Tri-Dent qui empêche le desserrage des fixations dû aux vibrations. Photo gracieuseté de PennEngineering

Le testeur Analyse de Schatz USA mesure plusieurs caractéristiques des fixations mécaniques. Il s'agit notamment des coefficients de frottement de la surface d'appui du filetage, de la tête ou de l'écrou. Photo gracieuseté de Bossard Amérique du Nord

La vis autotaraudeuse Delta PT pour plastique présente un angle d'hélice de 30 degrés qui recule rapidement jusqu'à un angle de 20 degrés pour un flux de matériau sans entrave lors de l'installation. Les flancs de la vis créent des zones de cisaillement qui produisent des charges de serrage élevées. Photo gracieuseté de Semblex Corp.

Chaque année, les fans des jeux Winter X voient des coureurs de motoneige combattre les éléments et les lois de la gravité pour réaliser des exploits incroyables, notamment des sauts longue distance et des doubles saltos arrière. Ce que les fans ne voient pas, c'est la bataille continue entre les fixations et les vibrations dans chaque joint boulonné de la motoneige.

Polaris Industries Inc. est l'un des principaux fabricants de motoneiges et sponsorise l'équipe Polaris Racing qui participe au circuit de courses de snowcross. Les membres de l'équipe remportent fréquemment des médailles aux X Games et à d'autres événements de snowcross. Les ingénieurs de conception de Polaris précisent toujours l'utilisation de frein-filet Loctite sur les fixations pour les maintenir en sécurité.

«Nous appliquons des freins filetés [aux fixations] dans tous nos moteurs SDI», explique Jason Miller, chef de produit motoneige pour Polaris Industries. « Une interface très critique est le support entre le moteur et le châssis, où se produisent des vibrations et des variations de température extrêmes. »

Le frein-filet Loctite 242 est appliqué avec une pompe manuelle sur les supports. La pompe garantit que les assembleurs utilisent la bonne quantité de produit. De la Loctite 243 est appliquée sur le contre-écrou de l'embrayage d'entraînement de la motoneige, ainsi que sur l'ensemble étoile de l'embrayage.

Les freins-filet sont l'un des quatre types de produits spécialement conçus pour empêcher le desserrage des fixations dû aux vibrations. Les trois autres sont des vis, boulons et écrous spécialisés. Tous contribuent à maintenir les joints boulonnés aussi solides qu’au premier assemblage.

Bien que les vibrations soient une cause fréquente de desserrage des fixations, les fabricants ne doivent pas présumer qu'elles en sont toujours la cause, recommande Ken Gomes, vice-président de l'ingénierie et du développement de produits chez REMINC. Le desserrage peut être le résultat d'une perte de précharge due à l'encastrement, qui se produit lorsque la surface métallique d'accouplement se déforme, se déforme ou change de dimension pendant l'installation des fixations. L'encastrement provoque la relaxation de la fixation, la rendant sujette à une défaillance par fatigue.

Une autre cause de desserrage réside dans les différences entre les coefficients de frottement des matériaux de joint et des fixations filetées. Toute réduction du frottement dans les filetages, sous la tête de vis ou au niveau de la face de l'écrou peut entraîner une réduction de la force de serrage globale dans le joint.

Bossard Amérique du Nord teste souvent les fixations qu'elle fournit avec le testeur Analyse de Schatz USA. Cet appareil suit la norme internationale ISO 16047 pour déterminer plusieurs caractéristiques de serrage des fixations mécaniques. Ceux-ci incluent le coefficient de frottement total ; les coefficients de frottement de la surface d'appui du filetage, de la tête ou de l'écrou ; force de précharge à la limite d'élasticité ; et la force de rupture. Joe Stephan, ingénieur d'application chez Bossard, affirme que son entreprise utilise souvent l'appareil pour tester les fixations qu'elle fournit à John Deere.

La corrosion, les charges déséquilibrées sur un joint et les patchs de freinage filetés inappropriés peuvent provoquer le desserrage d'une fixation. Les patchs qui décomposent les revêtements d'oxyde sur les fixations et les écrous en acier inoxydable peuvent provoquer leur grippage ou leur soudure à froid. Si le serrage se poursuit une fois le grippage commencé, la tête de fixation peut se déformer ou ses filetages peuvent se dénuder, augmentant ainsi le risque de desserrage.