Linear Motion & Precision Technologies

Le guide technique du serrage

Le Groupe SKFLe Groupe SKF est la socit industrielle internationale de AB SKF fonde en Sude en 1907 et implante dans 130 pays. Il emploie environ 40 000 personnes et regroupe plus de 80 usines travers le monde. Son activit commerciale est soutenue par prs de 20 000 distributeurs agrs. SKF est le leader mondial du roulement.

SKF Linear Motion & Precision TechnologiesSKF Linear Motion & Precision Technologies est une division du groupe SKF qui fabrique, vend et assure le service pour les vis roulement, les systmes de guidage linaire, les vrins lectriques et autres composants et quipements industriels. La commercialisation des produits est ralise par ses 15 socits de vente implantes en Europe, Amrique du nord et au Japon et par le rseaux international SKF pour les autres pays. De plus, vous pourrez toujours bnficier dans le monde entier de notre savoirfaire et de la disponibilit des produits au travers du rseau commercial de la Division Roulements de SKF.

Socits de vente spcialises Linear Motion & Precision Technologies Socits de vente SKF Roulements avec vendeurs Linear Motion Units de fabrication

Publication n TSI 1101 AF Avril 2001 Imprim en France

Copyright SKF 2001Reproduction, mme partielle, interdite sans autorisation. Les erreurs ou omissions qui auraient pu se glisser dans ce catalogue, malgr le soin apport sa ralisation, nengagent pas la responsabilit de SKF. SKF se rserve le droit de modifier les produits sans notification pralable. Pour tout problme technique, nhsitez pas contacter SKF.

Les catalogues antrieurs, dont les donnes diffrent de celles reprises ici, ne sont plus valables. Nous nous rservons le droit dapporter dventuelles modifications rendues ncessaires par lvolution technologique des produits.

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Introduction Les mthodes traditionnelles de serrageLe serrage au couple Le serrage par longation thermique Le serrage par traction mcanique

4 77 12 12

Le serrage par traction hydrauliquePrsentation Les avantages du serrage par traction hydraulique Les dispositifs de contrle du serrage par traction hydraulique

1313 14 16

Analyse technique du serrage Comparaison entre un serrage au couple et un serrage au tendeur hydrauliqueLe serrage dun assemblage existant La conception dun assemblage nouveau

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2626 34

Le serrage simultan par traction hydrauliqueLe serrage simultan de 100 % des boulons de lassemblage Le serrage simultan de 50 % des boulons de lassemblage Le serrage simultan de 25 % des boulons de lassemblage

3737 38 39

Conclusion

42

IntroductionLes assemblages boulonns sont sans doute les systmes de liaison les plus utiliss en mcanique. Pour les mettre en uvre, on utilise : dune part, des lments de visserie : - vis plus crou - goujon implant plus crou - goujon plus deux crous, un chaque extrmit du goujon Ces lments peuvent comporter des rondelles de divers types (figure 1a, ci-dessous). dautre part, des moyens de serrage dont ltude fait justement lobjet du prsent guide. Dans la suite du texte, nous utiliserons le terme gnrique boulon qui recouvre les trois types de visserie mentionns ci-dessus. Malgr leur simplicit apparente, les assemblages boulonns posent de nombreux problmes au concepteur, au monteur et au charg de maintenance. Ils font encore trop souvent lobjet de mthodes de calcul rudimentaires. Cela conduit leur surdimensionnement sans garantir pour autant la scurit ncessaire. Bien au contraire La conception et la mise en uvre dun assemblage boulonn ncessitent une mthodologie rigoureuse car des erreurs peuvent provoquer des dfaillances aux consquences extrmement lourdes, souvent trs coteuses et parfois dramatiques. De nombreuses tudes montrent que les incidents rencontrs sur les assemblages boulonns sont, dans la majorit des cas, dus aux mauvaises conditions dans lesquelles les assemblages ont t dfinis (analyse, conception, calculs, choix des composants) ou mis en uvre (mthode de serrage, outillage, contrle). On sait que parmi les diffrentes causes de dfaillances (surcharge, dfaut de conception, dfaut de fabrication...), la plus frquente est un dfaut de montage. Le serrage, insuffisant, excessif ou htrogne, reprsente lui seul 30 % des dfaillances. Plus particulirement, en ce qui concerne les incidents de fatigue, 45 % dentre eux sont dus un dfaut de montage (figure 1b, ci-dessous).

Vis plus crou

Goujon implant plus crou

Goujon plus deux crous

Figure 1a

Figure 1b : Principales causes de dfaillances des assemblages boulonns en fatigue4

Traction Compression

tanchit

Cisaillement

Desserrage spontan

Sollicitations dynamiques

Figure 2Bien serrer un boulon consiste utiliser au mieux ses proprits lastiques. Un boulon qui travaille dans de bonnes conditions se comporte comme un vritable ressort. Le serrage introduit en effet une prcharge axiale de tension. Cette tension est bien videmment gale et oppose la compression qui sexerce sur la structure serre, nous lappellerons : effort de serrage . Leffort de serrage est destin principalement, selon les applications, : - assurer la rigidit du montage et lui permettre de supporter les sollicitations extrieures de traction, compression, flexion et cisaillement - garantir et maintenir une tanchit - viter le travail au cisaillement des boulons - rsister aux effets de desserrage spontan - rduire linfluence des sollicitations dynamiques externes sur la fatigue de la boulonnerie. (figure 2 ci-dessus) Tout cela videmment, en sassurant que les pices concernes boulonnerie et pices assembles travaillent en de de leur limite lastique. Le serrage est optimum quand le boulon nest ni trop ni trop peu serr. Cest une vidence quil nest pas inutile de rappeler ! Une dfaillance du boulon peut se produire aussi bien et mme plus souvent quand celui-ci nest pas assez serr que lorsquil est trop serr. Serrage non matris : assemblage surdimensionn

La matrise des assemblages boulonnesIl est fondamental de matriser parfaitement le niveau de leffort de serrage et la prcision avec laquelle il est atteint afin dassurer les performances requises pour lassemblage boulonn. Cette matrise du serrage permet, ds la conception de lassemblage, dutiliser au mieux les caractristiques mcaniques de la boulonnerie (figures 3 et 4, ci-dessous et p. 6).

Serrage matris : optimisation de lassemblage

Figure 3

Dans ce Guide technique du serrage ainsi que dans le catalogue Tendeurs de boulons Hydrocam - Systmes de serrage industriels , les bureaux dtudes trouveront les informations thoriques et pratiques pour optimiser la conception des assemblages boulonns et les oprationnels les indications pour matriser le serrage.5

Caractristiques mcaniques de la boulonnerieLes boulons sont le plus souvent en acier. Lacier, comme tous les mtaux, se comporte comme un ressort (au moins dans le domaine lastique), il obit la loi de Hooke. Quand on applique un effort de traction au boulon comme pour une prouvette de traction, on peut observer le graphique ci-contre. Tout mode de serrage doit sassurer que la contrainte dans la vis ou le goujon ne dpasse jamais le point A (limite lastique), mme aprs serrage quand on applique en service les forces extrieures sur lassemblage. Quand on parle de matriaux, il faut considrer les caractristiques suivantes :

E : module dlasticit longitudinale ou module dYoung : F L E = S L = SFL = L L Lo : F = effort S = section L = longueur L = longation

(L = = F )L E SE

pour lacier E : 200 000/ 210 000 MPa

: coefficient de Poisson ou taux de contraction latrale : = d Ld Lpour lacier : 0,27/0,30 pour laluminium : 0,33/0,36 pour le caoutchouc : 0,49 (le moins compressible de tous les solides) pour les liquides : 0,5 (presque incompressible) pour le lige : 0,0x (trs compressible)

K : coefficient de compression uniforme (pour comparaison avec les liquides) : dV K = dP = 3(1E2)pour les liquides : k g 0

G : module dlasticit transversale ou module de cisaillement : pour lacier : 77000/82000 MPa G = 2(E+) 1 Rm : limite de rupture Re : limite lastique A : % allongement au moment de la ruptureFigure 46

Les mthodes traditionnelles de serrageIl existe plusieurs mthodes de serrage qui sont toutes autant diffrentes dans leur principe que dans la qualit du serrage quelles procurent. Examinons les plus connues et les plus utilises. Cette grande dispersion est due la combinaison de trois phnomnes : - limprcision sur le couple de serrage appliqu qui peut varier de 5 % 50 % selon loutil utilis (tableau figure 6, p. 8) - les dfauts gomtriques et les tats de surface des pices assembles et de la boulonnerie - la lubrification des surfaces en contact.

Le serrage au coupleCest incontestablement la mthode de serrage la plus rpandue. Quand le diamtre des boulons ne dpasse pas 30 mm, elle prsente lavantage dune simplicit de mise en uvre. Mais, malgr les dveloppements thoriques et les exprimentations dont elle a fait lobjet, cette mthode prsente intrinsquement de nombreux inconvnients :

Lintroduction de contraintes parasites de torsionLa mthode de serrage au couple provoque dans le boulon, en plus de la contrainte axiale de traction recherche, lapparition dune contrainte de torsion parasite dont le niveau peut atteindre plus de 30 % de la contrainte de traction. La contrainte rsultante quivalente dans le boulon (critre de Von Mises ou critre de Tresca) est ainsi fortement augmente et peut dpasser la limite lastique du matriau alors que la valeur de la contrainte de traction elle seule reste situe dans des limites acceptables (figure 7a, p.9). De plus, cette contrainte rsiduelle de torsion prsente un autre inconvnient : elle peut faciliter le desserrage intempestif en fonctionnement. Dautre part, le couple tant le plus souvent appliqu de manire asymtrique, il y a mme de la flexion. Son faible niveau permet souvent de la ngliger, mais, dans les cas limites, il convient den tenir compte.

Caractristiques du serrage au coupleUne grande imprcision de leffort de serrageLe rsultat du serrage final dpend en effet des coefficients de frottement au niveau des filets crou/vis et au niveau du contact crou/surface. Or, dans la pratique, il est impossible de bien matriser ces paramtres. Ainsi, pour un mme couple nominal vis, la dispersion dans la tension finale de serrage du boulon pourra se situer entre 20 % dans les meilleurs cas et 60 % dans les cas extrmes (tableau figure 5, ci-dessous).

Moyen de serrage Cl dynamomtrique Visseuse rotative avec talonnage priodique sur le montage (mesure dallongement de la vis ou mesure la cl dynamomtrique du couple de serrage) Cl chocs avec adaptation de rigidit et talonnage priodique sur le montage (au moins aux mesures la cl dynamomtrique du couple de serrage par lot)

Prcision sur la prcharge

1,5

20 %

40 %

2,5

Cl main Cl chocs sans talonnage

60 %

4

= F0 max.

: Coefficient d'incertitude de serrage F0 min. Figure 5 : Prcision de leffort de serrage en fonction du moyen utilis pour appliquer le couple

(Source : extrait de la norme NF E 25-030 reproduit avec lautorisation de lAFNOR.)

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Classe de prcision du couple de serrageD 20 % 50 %

Matriel Utilisation Manuel portatif Motoris portatifCls chocs simples Visseuses crabots Visseuses simples calage pneumatique Visseuses simples calage lectrique Cls chocs nergie emmagasine (barre de torsion ou autre procd) Cls renvoi dangle calage Cls dynamomtriques dclenchement simple (voir E 74-325) Moteurs pneumatiques simples

Motoris fixe 50 Nm 50 Nm 10 Nm

10 Nm 10 Nm

C 10 % 20 %

20 Nm

400 Nm

sans limitation

Visseuses hydrauliques Cls dynamomtriques dclenchement rarmement automatique B 5 % 10 % Cls dynamomtriques lecture directe cadran Cls renvoi dangle dclenchement Moteurs pneumatiques contrle de couple Moteurs pulsations

800 Nm

2 000 Nm

80 Nm

sans limitation sans limitation

Visseuses lectriques Cls dynamomtriques lectroniques Moteurs deux vitesses

sans limitation 400 Nm

A 1 200 MPa et limite dlasticit Re (0,2%) > 1 080 MPa. Et pourtant, mme dans ce cas, nous naurions pas le coefficient de scurit que nous avons avec le tendeur hydraulique puisque 90 % de la limite lastique signifie une contrainte maximale de 972 MPa. Donc, dans cet exemple, le changement de classe des boulons ne peut constituer une solution que si lon accepte de rduire le coefficient de scurit. De plus, le surcot pour lutilisation de boulons plus rsistants peut dpasser 30%. Enfin, les problmes voqus prcdemment, lis au risque de desserrage dans le cas minimal, demeurent. linverse, un assemblage conu pour utiliser 16 boulons M20 classe 12-9 serrs au couple pourra tre re-conu pour utiliser 16 boulons M20 classe 10-9 serrs au tendeur hydraulique. Le coefficient de scurit de lassemblage en sera mme augment. 34

Couple moyen ncessaire pour obtenir leffort moyen Couple moyen rsistant au niveau des filets : Tth m = 134 400 x (0,16 x 2,5) + 134 400 x (0,10 x 0,583 x 18,376) Tth m = 53 760 + 144 000 = 218 400 Nmm Couple moyen rsistant au niveau de la face de lcrou : Tfl m = 134 400 x (0,125 x 13) Tfl m = 218 400 Nmm Couple moyen appliquer : TT m = Tth m + Tfl m = 416 160 Nmm 416,16 Nm 41,616 daNm Et avec le niveau de prcision de loutil de serrage, le couple rellement appliqu se situera de faon alatoire entre : TT mini = 416 160 x 0,95 = 395 350 Nmm TT maxi = 416 160 x 1,05 = 436 970 Nmm

Application de leffort extrieur Nous avons vu que la part deffort extrieur reprise par chaque boulon est : F1 = 12 720 N Effort de tension maximal sur le boulon : Fmaxi = 170 890 + 12 720 = 183 610 N

Contraintes en considrant leffort extrieur - contrainte de traction : maxi = 751 MPa - contrainte de torsion : maxi = 126 MPa - contrainte quivalente de Von Mises : eq maxi = 782 MPa On voit que le choix de 20 boulons au lieu de 16 peut convenir. Mais le surcot de la boulonnerie est de 25 % auquel il faut ajouter les surcots dusinage. De plus, l encore, les problmes lis au risque de desserrage dans le cas minimal demeurent. (Il convient de noter quun calcul avec 18 boulons conduit une contrainte maximale de eq maxi = 862 MPa incompatible avec notre critre de scurit.) linverse, un assemblage conu pour utiliser 20 boulons M20 serrer au couple pourra tre re-conu pour nutiliser que 16 boulons M20 serrs au tendeur hydraulique.

Efforts de tension minimal et maximal correspondants sur le boulon Fmini = TT mini /(0,16 x 2,5 + th maxi 0,583 d2 + fl maxi 13) Fmini = 395 350 /(0,16 x 2,5 + 0,12 x 0,583 x 18,376 + 0,15 x 13) Fmini = 108 740 N Fmaxi = TT maxi /(0,16 x 2,5 + th mini 0,583 d2 + fl mini 13) Fmaxi = 436 970/(0,16 x 2,5 + 0,08 x 0,583 x 18,376 + 0,10 x 13) Fmaxi = 170 890 N Effort moyen rel : Fomr = (108 740 + 170 890)/2 = 139 815 N (soit 4 % de plus que leffort moyen vis) Plage de tension du boulon par rapport leffort vis : Fo = 134 400 N (+ 27 % - 19 %)

Augmentation du diamtre des boulonsComme pour le cas du changement du nombre de boulons, appliquons tout simplement dans un premier temps le coefficient de 20 % au carr du diamtre des boulons. Compte tenu des dimensions standards, nous trouvons quil faut un boulon de 24 mm de diamtre au lieu de 20 mm. Les dimensions du filetage M24 x 3 ISO sont :

Analyse des contraintes dans le boulon dans le cas maximal - contrainte de traction : maxi = Fmaxi /As = 170 890 /244,5 maxi = 699 MPa - contrainte de torsion : maxi = 16 Tth maxi/( d3eq) Tth maxi = 170 890 x (0,16 x 2,5 + 0,08 x 0,583 x 18,376) = 135 944 Nmm maxi = 126 MPa - contrainte quivalente (critre de Von Mises) : eq maxi = maxi2 + 3 maxi2 eq maxi = 732 MPa

d = 24 mm deq = 21,1854 mm

d2 = 22,0508 mm As = 352,5 mm2

d3 = 20,320 mm

L nous avons toujours besoin dun effort total moyen de serrage : Fom = 168 000 N par boulon. Reprenons pour les boulons M24 les calculs de couple.

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Couple moyen ncessaire pour obtenir leffort moyen Couple moyen rsistant au niveau des filets : Tth m = 168 000 x (0,16 x 3) + 168 000 x (0,10 x 0,583 x 22,0508) Tth m = 80 640 + 215 970 = 296 610 Nmm Couple moyen rsistant au niveau de la face de lcrou : Tfl m = 168 000 x (0,125 x 16) Tfl m = 336 000 Nmm Couple moyen appliquer : TT m = Tth m + Tfl m = 632 610 Nmm (632,61 Nm ou 63,261 daNm) Et avec le niveau de prcision de loutil de serrage, le couple, rellement appliqu se situera de faon alatoire entre : TT mini = 632 610 x 0,95 = 600 980 Nmm TT maxi = 632 610 x 1,05 = 664 240 Nmm

Contraintes en considrant leffort extrieur - contrainte de traction : maxi = 668 MPa - contrainte de torsion : maxi = 173 MPa - contrainte quivalente de Von Mises : eq maxi = 732 MPa On voit que le choix de boulons M24 x 3 au lieu de M20 x 2,5 peut aussi convenir. Mais le surcot de la boulonnerie est souvent de 40 % et les problmes lis au risque de desserrage dans le cas minimal demeurent. Il convient de noter quun calcul avec des boulons M22 x 2,5 (dimensions peu courantes) conduit une contrainte maximale de eq maxi = 839 MPa, donc si on souhaite utiliser ces boulons, il faudra admettre de rduire le coefficient de scurit. linverse, un assemblage conu pour utiliser 16 boulons M24 x 3 serrs au couple pourra tre re-conu pour utiliser 16 boulons M20 x 2,5 serrs au tendeur hydraulique.

Efforts de tension minimal et maximal correspondants sexerant sur le boulon Fmini = 600 980 /(0,16 x 3 + 0,12 x 0,583 x 22,0508 + 0,15 x 16) Fmini = 135 890 N Fmaxi = 664 240 /(0,16 x 3 + 0,08 x 0,583 x 22,0508 + 0,10 x 16) Fmaxi = 213 690 N

Contraintes dans le boulon dans le cas maximal - contrainte de traction : maxi = Fmaxi /As = 213 690/352,5 maxi = 606,5 MPa - contrainte de torsion : maxi =16 Tth maxi /( d3eq) (Tth maxi = 213 690 x (0,16 x 3 + 0,08 x 0,583 x 22,0508) = 322 340 Nmm) maxi = 173 MPa - contrainte quivalente (critre de Von Mises) : eq maxi = maxi2 + 3 maxi2 eq maxi = 676 MPa

Application de leffort extrieur On sait que leffort extrieur par fixation est : FE = 140 000 N Mais compte tenu du diamtre du boulon plus important, sa raideur est augmente. Et donc la part de leffort extrieur quil reprend est plus importante et devient : F1 = 21 860 N (au lieu de 15 900 N) Leffort de tension maximal sur le boulon sera : Fmaxi = 213 690 + 21 860 = 235 550 N

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Le serrage simultan par traction hydrauliqueLe serrage simultan consiste serrer en mme temps plusieurs ou la totalit des boulons dun assemblage. On trouvera quelques exemples de serrages simultans en fin de chapitre. Nous avons vu prcdemment que ce processus de serrage prsente des avantages importants, souvent mme dterminants : grande homognit de serrage de lensemble des boulons de lassemblage mise en uvre simple dure dintervention rduite. Or il se trouve que le serrage par traction hydraulique constitue justement le moyen le plus pratique pour mettre en uvre ce processus de serrage simultan. Les informations qui suivent sont gnrales et donnes titre dexemple. Les rsultats sur application relle peuvent varier selon les dimensions et les tolrances des composants, la qualit des outillages de mise en tension et la procdure mise en uvre. Lapplication pourra, si ncessaire, faire lobjet dune tude plus prcise. Ainsi, dans lexemple prcdent, le serrage simultan consiste utiliser en mme temps 16 tendeurs avec les tuyauteries hydrauliques ncessaires lalimentation. Lopration de serrage est fort simple puisquil suffit de mettre en place lensemble des tendeurs, de les connecter hydrauliquement la source de pression, de procder la monte en pression simultane et de raliser laccostage la pression ncessaire (en doublant lopration de prfrence) pour obtenir leffort voulu. Dans notre exemple : effort rsiduel Fo = 168 000 N pour un effort hydraulique Fh = 192 400 N obtenu avec des tendeurs SKF HYDROCAM HTA 20 monts la pression de 98 MPa. Lhomognit de serrage ainsi obtenue pour tous les boulons est excellente. En effet, nous savons par exprience que les dispersions que nous avions prises en compte dans la premire partie de ce document sont notablement diminues : - la dispersion sur le rapport Fh/Fo est rduite 1 % - la dispersion sur leffort hydraulique ne dpend plus que des seuls tendeurs, elle est ainsi rduite 1 % - la dispersion sur laccostage est rduite 2 % La dispersion de serrage entre tous les boulons de lassemblage sera de 4 %.

Le serrage simultan de 100 % des boulons de l'assemblageCest la mthode la plus prcise et la plus rapide : tous les boulons sont serrs en mme temps (figure 33, ci-dessous). Mais il faut prvoir autant de tendeurs que de boulons.

A : cart de la valeur moyenne des tensions rsiduelles obtenues aprs serrage par rapport la tension rsiduelle vise : < 1 % B : cart total de toutes les tensions rsiduelles obtenues aprs serrage par rapport la valeur moyenne : 4 % Figure 33 : Serrage simultan de 100 % des boulons de lassemblage 37

Le serrage simultan de 50 % des boulons de l'assemblageCest le cas o la moiti des boulons est serre en mme temps (figure 34, ci-dessous). Il y a donc ncessit davoir un nombre de tendeurs gal la moiti du nombre de boulons serrer. Ainsi, dans lexemple prcdent, 8 tendeurs sont utiliss avec les tuyauteries hydrauliques ncessaires lalimentation. Lopration de serrage doit tre ralise en deux passes sur le premier lot de boulons et au moins une sur le second lot, soit un total de trois, voire quatre, passes de serrage. Une premire passe sur la moiti des boulons, par exemple les boulons pairs, pour lesquels on procdera une mise sous tension la valeur de leffort hydraulique requis, soit 192 400 N pour obtenir un effort rsiduel de serrage moyen de 168 000 N aprs accostage et relchement de la pression. Une premire passe sur lautre moiti des boulons donnera un effort rsiduel moyen de 168 000 N sur ces derniers boulons, mais provoquera le dchargement

des premiers denviron 10 % qui se retrouvent ainsi un serrage moyen de 151 000 N. Une deuxime passe sur le premier lot est donc ncessaire pour ramener les boulons la valeur voulue de 168 000 N, mais cette passe va de nouveau provoquer le desserrage du second lot denviron 6 %, la valeur du serrage du second lot ne sera donc plus que 158 000 N. Si le niveau de prcision ainsi atteint est compatible avec le niveau requis, lopration de serrage peut tre arrte l. Mais quelquefois il faudra procder une nouvelle passe sur le second lot qui retrouvera donc une tension rsiduelle de 168 000 N. Le premier lot se trouvera alors un peu desserr mais seulement denviron 3 %, soit une valeur moyenne de serrage rsiduel de 163 000 N, ce qui est souvent tout fait acceptable. Lhomognit de serrage obtenue dans ces conditions nest pas aussi bonne que pour le serrage simultan 100 %. Mais la dispersion gnrale restera un niveau de : + 5 %/ - 7 %. Dans bien des applications cette dispersion pourra tre considre comme acceptable. Il est bien vident que le temps dintervention est plus long que dans le cas prcdent.

A : cart de la valeur moyenne des tensions rsiduelles obtenues aprs serrage par rapport la tension rsiduelle vise : + 1 %/ - 3 % B : cart total de toutes les tensions rsiduelles obtenues aprs serrage par rapport la valeur moyenne : + 5 %/ - 7 % Figure 34 : Serrage simultan de 50 % des boulons de lassemblage 38

Le serrage simultan de 25 % des boulons de l'assemblageDans ce cas, seulement le quart des boulons est serr en mme temps (figure 35, ci-dessous). Un nombre de tendeurs gal au quart du nombre de boulons est ncessaire. Ainsi, dans lexemple prcdent, 4 tendeurs sont utiliss, avec les tuyauteries hydrauliques ncessaires lalimentation. Chaque jeu de 4 boulons devra avoir au moins 4 passes de serrage. Soit un total de 16 passes pour assurer une homognit de serrage correcte. Ainsi le premier lot de boulons (par exemple les numros 1, 5, 9 et 13) aprs avoir t serr 100 % (168 000 N) au premier serrage perdra au cumul 20 % puis 30 % et enfin 35 % (109 000 N), aprs serrage successif des 3 lots voisins.

Ce nest quau bout de sa quatrime passe quil ne sera affect par les serrages voisins que de 5 %. Si le niveau de prcision ainsi atteint (dans notre exemple : 159 600 N deffort rsiduel pour le 1er lot de 4 boulons et jusqu 168 000 N pour le lot final) est compatible avec le niveau requis, lopration de serrage peut tre arrte l. Lhomognit de serrage obtenue dans ces conditions nest pas aussi bonne que pour le serrage simultan 50 % ( fortiori pour le serrage 100 %). La dispersion gnrale se situera au niveau de : + 6 %/ - 10 %. Si ncessaire, une passe supplmentaire peut tre ralise sur le premier lot de 4 boulons pour rduire encore la dispersion qui pourra ainsi tre ramene + 5%/ - 8 %. Il est bien vident que lutilisation dun moyen de contrle permet de rduire les valeurs de dispersion prcdemment indiques. Comme le nombre de passes sera plus important, le temps dintervention sera augment en proportion.

A : cart de la valeur moyenne des tensions rsiduelles obtenues aprs serrage par rapport la tension rsiduelle vise : + 1 %/ - 5 % B : cart total de toutes les tensions rsiduelles obtenues aprs serrage par rapport la valeur moyenne : + 6 %/ - 10 % Figure 35 : Serrage simultan de 25% des boulons de lassemblage Les ncessits et exigences lies lapplication guideront le concepteur, le monteur et le charg de maintenance dans leur choix. Mais on peut dores et dj affirmer que, dans la majorit des cas, il y a un grand intrt, pour avoir un serrage prcis et optimis, avoir recours au serrage simultan par tendeurs hydrauliques. 39

Figure 36a

Figure 36b

Figure 37Figures 36a et 36b : Machine de serrage et de desserrage de goujons de cuves de racteurs nuclaires Figure 37 : Serrage simultan par tendeurs individuels avec alimentation centralise Figure 38 : Serrage simultan par couronne monobloc Figure 39 : quipement de serrage simultan de culasse de gros moteurs diesel

Figure 3840

Figure 39

Conclusiontant donn que la qualit dun assemblage boulonn dpend de deux paramtres intimement lis : - la conception de lassemblage - le mode de serrage des boulons, il est indispensable de choisir le bon mode de serrage ds la conception. La mthode de serrage au couple offre lavantage dtre simple surtout si les boulons ne sont pas trop gros. Mais le couple de serrage a linconvnient de gnrer dans les boulons des contraintes de torsion parasites qui fragilisent lassemblage et, surtout, limprcision de la tension finale de serrage est importante. Et mme si lutilisation de cls hydrauliques de grande qualit peut amliorer un peu les choses, pour beaucoup dapplications exigeantes, ces inconvnients sont rdhibitoires. Le serrage par longation thermique ou le serrage par traction mcanique procurent quelques amliorations par rapport au serrage au couple, mais ces deux mthodes sont peu utilises cause de leur cot et de leur mise en uvre trs laborieuse. La mthode de serrage par tendeurs hydrauliques assure le meilleur compromis entre, dune part, qualit, fiabilit, sret, scurit et prcision et, dautre part, simplicit, rapidit et cot. Particulirement en ce qui concerne le cot, cette mthode se rvle intressante non seulement au niveau du prix des outillages, mais encore pour les conomies quelle permet dengendrer par une conception optimale des assemblages et par une mise en uvre plus rapide et plus prcise. Par rapport aux autres mthodes, lemploi des tendeurs hydrauliques offre les avantages suivants : pas de contrainte parasite de torsion dans la boulonnerie grande prcision de la tension finale de serrage mise en uvre aise et rapide prservation de lintgrit des tats de surface des filets et des faces de contact grande facilit de serrage simultan de plusieurs ou de la totalit des boulons dun assemblage ou mme de plusieurs assemblages oprations de serrage et de contrle partiellement ou totalement automatisables grande diversit de matriaux de la boulonnerie (INOX, titane, matriaux composites...). Les tendeurs SKF HYDROCAM permettent en plus : des applications une large gamme de boulons de 5 500 mm de diamtre de multiples adaptations grce leur conception modulaire une trs grande homognit, grce un excellent rendement particulirement important dans le cas de serrages simultans lutilisation simple de diffrentes mthodes de contrle en particulier : la rondelle de mesure qui mesure directement la tension finale de serrage. Les tendeurs hydrauliques peuvent en gnral tre utiliss sur des assemblages qui nont pas originellement t prvus pour cela, sil est possible dutiliser des boulons avec une surlongueur. Mais il est vivement recommand dintgrer lutilisation des tendeurs hydrauliques ds la conception de lassemblage. Cela permet en effet de profiter pleinement de tous leurs avantages. Les assemblages boulonns conus pour tre serrs avec des tendeurs hydrauliques rpondent particulirement bien aux exigences des secteurs rclamant de hauts niveaux de qualit et de scurit, tout en permettant loptimisation de lencombrement et du poids. Dans le catalogue gnral SKF HYDROCAM vous sont prsents : les produits et services les applications les critres de slection des tendeurs les consignes gnrales et prcautions dutilisation. Une liste plus complte de ces produits et services est prsente en page suivante.

Bibliographie : - Norme AFNOR NF E 25-030 (1984) - Guide CETIM Les assemblages visss conception et montage - Ouvrage Systmes mcaniques thorie et dimensionnement . Edition DUNOD (1992). 42

SKF Equipements assure la commercialisation des produits de SKF Linear Motion & Precision Technologies : systmes dentranement (vis billes et rouleaux, moteurs linaires), systmes de vrins, systmes de positionnement, roulements de prcision et broches pour machine-outils. propose galement des composants et quipements industriels de haute qualit tels que : - modules et tables doptimisation - ressorts gaz - amortisseurs de chocs - manchons de serrage - chanes de prcision - joints d'tanchit - roues, roulettes et billes porteuses. conoit et ralise la gamme de tendeurs de boulons HYDROCAM. valide la qualit de ses services et de ses produits par une certification ISO 9001

Produits et services proposs par SKF Equipements dans le domaine du serrage de boulonsTendeurs hydrauliques HYDROCAM :- gamme standard complte comprenant 6 types diffrents, couvrant une large plage de dimensions de M 8 M 160 et d'efforts de 100 kN 8 500 kN - tendeurs standards adapts au niveau des interfaces avec l'application - tendeurs spciaux tudis en fonction d'applications prcises permettant en particulier une extension de la plage des dimensions couvertes de M 5 M 500.

Rondelles de mesure d'effort de serrage Accessoires :- pompes manuelles dveloppant des pressions de 700 b, 1 000 b ou 1 500 b - groupes hydropneumatiques dveloppant des pressions de 700 b, 1 000 b, 1 500 b, 2 000 b ou 3 000 b - groupes hydro-lectriques dveloppant des pressions de 700 b, 1 000 b, 1 500 b ou 2 000 b - flexibles haute pression de toutes longueurs et blocs de distribution - multiplicateurs de pression

Machines et systmes pour serrage simultan avec possibilit d'adapter diffrents niveaux d'automatisation Ensembles de commande automatiss et personnaliss Services :- aide la conception des assemblages boulonns - aide la dfinition des moyens de serrage - expertise et exprimentation - contrles et essais - partenariat industriel - formation - assistance technique - installation, mise en route, mise en uvre - rvision / rparation en atelier ou sur site - suivi distance / monitoring. Dans le monde entier, les socits SKF assurent la liaison avec le dpartement TSI de SKF Equipements pour tout ce qui concerne les quipements de serrage. Contact : SKF Equipements - Dpartement TSI 30-32, avenue des Trois-Peuples - 78180 Montigny-le-Bretonneux - France Tl. : 33 1 30 64 29 26 - Fax : 33 1 30 64 29 29 - http://www.hydrocam.skf.com

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EuropeAllemagne SKF Linearsysteme GmbH Tl. : +49 9721 657-0 Fax : +49 9721 657-111 e-mail : lin.sales@skf.com Autriche Linear Motion SKF sterreich AG Tl. : +43 22 36 6709-0 Fax : +43 22 36 6709-270 e-mail : multitec.austria@skf.com Bnlux SKF Multitec Benelux B.V. Tl. : +31 030 6029029 Fax : +31 030 6029028 Bureau de vente Belgium /Luxembourg Tl. : +32 2 5024270 Fax : +32 2 5027336 e-mail : multitec_benelux@skf.com Espagne SKF Productos Industriales S.A. Tl. : +34 93 377 99 77 +34 93 377 99 07 Fax : +34 93 474 2039 / 3156 / 2156 e-mail : prod.ind@skf.com

France SKF Equipements Tl. : +33 1 30 64 28 28 Fax : +33 1 30 64 41 31 e-mail : equipements.france@skf.com Italie SKF Multitec S.p.A. Tl. : +39 011 57 17 61 Fax : +39 011 57 17 633 e-mail : multitec.italy@skf.com Pays nordiques SKF Multitec Sweden Tl. : +46 42 25 35 00 Fax : +46 42 25 35 45/46 Bureau de vente Norvge Tl. : +47 22 30 71 70 Fax : +47 22 30 28 14 Bureau de vente Danemark Tl. : +45 65 92 77 77 Fax : +45 65 92 74 77 Bureau de vente Finlande Tl. : +358 94 52 97 52 Fax : +358 94 12 77 65 e-mail : multitec.nordic@skf.com

Royaume Uni SKF Engineering Products Ltd. Tl. : +44 01582 490049 Fax : +44 01582 496574 e-mail : skf.epl@skf.com Suisse Linear Motion & Precision Technologies Tl. : +41 1 825 81 81 Fax : +41 1 825 82 82 e-mail : skf.schweiz@skf.com

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Linear Motion & Precision TechnologiesPublication n TSI 1101 AF