Dans notre production industrielle, les boulons cassent souvent. Mais pourquoi les boulons cassent-ils ? Aujourd’hui, nous analysons ce phénomène principalement sous quatre angles.
En réalité, la plupart des ruptures de boulons sont dues à un desserrage, et inversement. Comme le desserrage et la rupture d'un boulon présentent des similitudes avec une rupture par fatigue, on peut toujours en trouver la cause dans la résistance à la fatigue. En fait, cette résistance est tellement élevée qu'elle est difficilement concevable, et les boulons n'ont pas besoin d'être soumis à une résistance à la fatigue particulière lors de leur utilisation.
Premièrement, la rupture d'un boulon n'est pas due à sa résistance à la traction :
Prenons l'exemple d'un boulon haute résistance M20×80 de classe 8.8. Il ne pèse que 0,2 kg, tandis que sa charge de traction minimale est de 20 tonnes, soit 100 000 fois son propre poids. En général, on l'utilise pour fixer des pièces de 20 kg, ce qui représente seulement un millième de sa capacité maximale. Même sous l'effet d'autres forces présentes dans l'équipement, il est impossible qu'il exerce une force mille fois supérieure au poids des composants. La résistance à la traction de la fixation filetée est donc largement suffisante et il est impossible que le boulon soit endommagé par une résistance insuffisante.
Deuxièmement, la rupture du boulon n'est pas due à la résistance à la fatigue du boulon :
Lors d'un essai de desserrage par vibration transversale, la fixation ne peut être desserrée que cent fois, alors qu'un million de vibrations sont nécessaires pour un essai de fatigue. Autrement dit, la fixation filetée se desserre lorsqu'elle atteint un dix-millième de sa limite de fatigue, or nous n'utilisons qu'un dix-millième de sa capacité maximale. Par conséquent, le desserrage de la fixation filetée n'est pas dû à la fatigue du boulon.
Troisièmement, la véritable raison de la détérioration des fixations filetées est le desserrage :
Lorsque la fixation se desserre, une importante énergie cinétique mv² est générée, qui agit directement sur la fixation et l'équipement, endommageant ainsi la fixation. Une fois la fixation endommagée, l'équipement ne peut plus fonctionner normalement, ce qui entraîne des dommages supplémentaires.
Le filetage de la fixation soumise à une force axiale est détruit et le boulon est arraché.
Pour les fixations soumises à une force radiale, le boulon est cisaillé et le trou de boulon devient ovale.
Quatrièmement, choisir une méthode de blocage du filetage offrant un excellent effet de blocage est fondamental pour résoudre le problème :
Prenons l'exemple d'un marteau hydraulique. Le marteau hydraulique GT80 pèse 1,663 tonne et ses boulons latéraux sont au nombre de sept : des boulons M42 de classe 10.9. La force de traction de chaque boulon est de 110 tonnes, et la force de précontrainte, calculée comme la moitié de cette force de traction, atteint trois à quatre cents tonnes. Or, les boulons finissent par casser, et il est désormais prévu de les remplacer par des boulons M48. La raison principale est que le blocage des boulons ne suffit pas.
Lorsqu'un boulon casse, on en conclut souvent que sa résistance est insuffisante. La plupart des gens optent alors pour une méthode plus robuste, consistant à augmenter le diamètre du boulon. Cette méthode accroît la force de pré-serrage et, par conséquent, la force de frottement. De plus, elle améliore la résistance au desserrage. Cependant, cette méthode est en réalité peu professionnelle : elle représente un investissement important pour un faible retour sur investissement.
En résumé, le principe est le suivant : « Si vous ne le desserrez pas, il cassera. »
Date de publication : 29 novembre 2022
