Serrage au couple : de quoi parle-t-on ?
Qu’est-ce que le serrage au couple ?
Le couple détermine la force exercée sur un élément, un objet, pour créer sa rotation.
En mécanique, on définit le couple comme l’effort en rotation appliqué par deux forces contraires et égales pour faire tourner un élément.
En tuyauterie industrielle, cette force, que l’on applique au serrage, permet d’assembler différentes pièces de tuyauterie ensemble à l’aide d’éléments de fixation (vis, boulons). Le couple apporte une précharge sur un assemblage, c’est une précontrainte.
On exprime le couple en newton-mètre. On le calcule en multipliant la longueur par la force exercée.
On parle aussi de serrage au couple. Le couple de serrage est une technique de serrage industriel. Cette fixation doit être réalisée en sécurité, sans endommager les éléments dans l’assemblage.
Par exemple, quand on serre une vis au couple, il faut appliquer la bonne tension dans le corps de la vis pour qu’elle permette de fixer les pièces ensemble, sans se détériorer ou se déformer.
Enjeux autour du serrage au couple
Dans l’industrie, la technique du serrage au couple est une méthode très utilisée. Il en existe de nombreuses autres comme le serrage par élongation thermique ou le serrage en tension.
Pour réussir un serrage au couple, on utilise différents outils de serrage au couple, qu’on appelle aussi des clés de serrage contrôlées ou outils dynamométriques. Ces outils sont normalisés à travers les normes ISO 6789 et NF EN 2689.
Les professionnels de la tuyauterie et opérateurs choisissent le bon outil en fonction de différents critères :
- la plage de couple à appliquer
- la taille de la vis et des accessoires
- le type d’application : est-ce pour assembler deux pièces initialement ou pour réaliser un contrôle qualité lors d’une opération de maintenance ?
- les conditions d’utilisation
Le serrage au couple est facile à mettre en œuvre pour des petites pièces. Mais utiliser un bon outil ne garantit pas un bon serrage.
En effet, il faut respecter des précautions d’utilisation comme la perpendicularité de l’outil pour serrer par rapport à la vis, un geste correctement réalisé, etc.
Les risques induits par un mauvais serrage au couple peuvent être dangereux. Un couple de serrage est obligatoire pour :
- Que les pièces résistent peu importe les conditions de température, de vibration ou de pression
- Éviter de déformer les assemblages ou créer un desserrage
- Que la vis reste en bon état pendant toute sa durée de vie
Finalement, l’objectif du serrage au couple réside dans la conception de pièces jointes ensemble et qui se comportent comme si elles faisaient partie de la même pièce. Sans mouvement, à l’instar d’un joint soudé.
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Réussir le serrage au couple : mode d’emploi
Comment calculer le couple de serrage ?
Le couple de serrage est exprimé en newton mètre ou déca newton mètre. Rarement, on le trouve aussi exprimé en mètre par kilogramme.
Le calcul du couple de serrage se fait en connaissant les valeurs suivant :
- la longueur du manche ou du bras de levier utilisé pour serrer, exprimée en mètre
- la force de précharge appliquée sur le manche ou le levier, exprimée en newton
Ainsi, on pourra faire le calcul de cette façon : charge = force x longueur
À noter : lors d’un serrage au couple, une partie réduite du couple n’est pas traduite en précontrainte et est dispersée. Ainsi, pour avoir une bonne maîtrise de la tension exercée lors d’un assemblage, il convient d’utiliser des fixations coefficient de frottement adapté.
Procédure de serrage au couple en pratique
Lors du serrage au couple, il convient de procéder méthodiquement, une vis à la fois pour une bonne réussite. On veillera à mettre en contrainte les éléments à assembler : vis, les pièces à assembler et les pièces d’étanchéité pour éviter les fuites.
Dans la pratique, on peut suivre ces différentes règles :
- Réaliser le serrage des éléments avec méthode et choisir le bon ordre de serrage, par exemple avec l’utilisation du serrage en croix. Avec cette technique, on évite qu’une pièce à emmancher se déplace
- Choisir le bon outil de travail entre les différents outils dynamométriques qui existent. Ces clés possèdent un mécanisme de réglage capital pour indiquer le moment adéquat où il faudra arrêter d’exercer la force sur la vis
- Serrer le vis ou l’écrou en suivant le serrage au couple et le bon effort nécessaire
Méthodes de serrage au couple
Il existe différentes techniques de serrage pour contrôler le couple. On pourra citer :
- le contrôle du couple : c’est la méthode qui est la plus appliquée, elle consiste à vérifier le coupe appliqué
- l’angle de rotation : l’angle permet de bien effectuer le geste et la vis est serrée en conséquence du calcul de l’angle de couple. Cette technique de calcul est plus complexe
- gradient du couple : il s’agit de surveiller le couple et les angles de serrage grâce à des capteurs électriques et par contrôle assisté par ordinateur. Si la limite de rendement est dépassée, la déformation sera rapide. L'inconvénient de cette technique est le coût de la machine nécessaire
- mesure de l’allongement : on mesure l’allongement de la vis au moment du serrage. Ici, la dispersion est très faible et l’efficacité du serrage est élevée
- serrage par charge : dans ce cas, c’est la charge appliquée qui contrôle le serrage, cela permet ainsi de gérer le stress axial
- à l’échauffement : cela consiste à chauffer la vis pour l’allonger, c’est donc la température qui régule le serrage. Ainsi, aucune force n’est nécessaire pour le serrage mais le contrôle de température est assez difficile à suivre.
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