Couple

Le couple ou moment (symbole en physique “M”) décrit l'effet de rotation d'une force (F) sur un élément: une fixation par exemple. Il est calculé en multipliant la force appliquée (exprimée en “newtons” ou “N”) par la longueur du levier utilisé pour l'appliquer au point d'appui (exprimée “mètres” ou “m”). L'unité utilisée pour le moment ou le couple résultant est N x m ou N-m.

Au plan des principes physiques, un assemblage boulonné est techniquement beaucoup plus complexe à réaliser que la simple utilisation d'un tournevis, d'un cliquet ou d'une clé dynamométrique.

Lors du serrage d’une fixation, des forces axiales s’y produisent, ce qui entraîne l'étirement de la fixation à mesure que la précharge augmente. La fixation étant étirée, les pièces à assembler sont comprimées. Dès que la précharge idéale est atteinte, il y a contact de friction entre les éléments à assembler: les éléments à assembler se comportent comme s'ils étaient une seule pièce.

Alors, quel est le lien avec le couple? C’est simple, nombre d’assemblages boulonnés requièrent un couple de serrage prédéfini et la précharge requise n'est atteinte que si le couple correct est appliqué. Pour cela, des outils de serrage tels que des clés dynamométriques calibrées selon le standard DIN EN 6789 sont indispensables. “Calibrés selon le standard DIN EN 6789” signifie que les outils sont soumis à un processus de calibrage régulier. Une pratique courante consiste en un étalonnage annuel de la clé dynamométrique par un laboratoire d'étalonnage reconnu ou accrédité; ces mesures permettent un serrage contrôlé de qualité reproductible.

Plus le bras de levier est long, moins le travailleur remarquera la force importante qu'il applique sur la fixation. Cela devient encore plus compliqué si des embouts et/ou inserts dont la longueur d’attachement s'écarte de la norme sont utilisés avec la clé. Dans ce cas, pour les clés dynamométriques mécaniques, il est nécessaire de recalculer le réglage ou la valeur d'affichage de la clé utilisée avant d'appliquer une force. Dans le cas des clés dynamométriques électroniques, les paramètres de serrage devront être ajustés.

N-m – newton metres

L'unité de mesure la plus couramment utilisée pour décrire le couple est le newton mètre (N-m). Cette unité fait partie du système international d'unités (SI) pour les grandeurs physiques. Un newton mètre correspond à un joule (J) d'énergie. C’est le résultat du travail mécanique lorsqu'un newton est appliqué sur une distance d'un mètre.

ft·lb – foot-pounds

Le ft.lb est l'unité de mesure anglo-américaine utilisée aux États-Unis (et parfois au Royaume-Uni) pour le couple ou le moment. À l'origine, il s'appelait le livre-pied (lbf · ft), mais a été renommé pour éviter toute confusion avec l'unité d'énergie du même nom. Un ft · lb correspond à env. 1,356 joules: C’est le travail développé par une force de une livre-force dont le point d'application se déplace de un pied dans la direction de la force.

in·lb – inch-pounds

Le pouce-livre (en · lb) est également une unité de mesure anglo-américaine. Un pouce · livre correspond à 0,11298483 joules, ce qui est l'énergie nécessaire pour soulever une livre sur une distance de un pouce (2,54 cm).

Mouvement du metal

C'est difficile à croire, mais en simplifiant, une vis peut être comparée à un ressort. Elle peut être étirée dans une certaine mesure, puis revient à sa longueur d'origine, créant une précontrainte. Néanmoins, ce processus est soumis à de nombreux paramètres - comme la quantité de rondelles sous la tête, les variations de la force qui y est appliquée, le frottement dans le filetage et l'effet de sédimentation inhérent à l'ensemble de l’assemblage boulonné. Une clé dynamométrique entre les mains d'un personnel correctement formé contribue à minimiser les effets négatifs et à obtenir des résultats très précis.

Force à prendre en compte: Le couple de serrage

Le couple de serrage agit sur la fixation - à l'axe de la vis. D'un point de vue physique, c'est: la longueur du levier x la force appliquée pour serrer la fixation.

Si l'on considère qu'en moyenne seulement 10% du moment total appliqué agit comme une force de précontrainte à travers le filetage et que la partie restante est essentiellement perdue en surmontant le frottement de la tête de vis et du filetage, il devient rapidement clair que le serrage manuel, sans une clé dynamométrique, n'est pas une procédure logique pour un serrage contrôlé. Il est également important de noter qu'il n'y a pas deux cas identiques de serrage des fixations - les fixations se comportent différemment selon le type d’assemblage en question. En raison des différents degrés de rendement dans la connection, l’assemblage peut varier de très dur à très mou. Cela fait reference à l'angle de serrage à partir duquel la tête entre en contact avec la surface de la pièce. Cet angle peut aller de très dur (environ 30 °) à très doux (environ 720 °). Les facteurs d'influence ici concernent les matériaux à assembler (par exemple, cuivre / acier, type d’assemblage, nombre de fixations utilisées et longueur de serrage elle-même, etc.) ainsi que les propriétés de qualité de la fixation elle-même.

1. Force de serrage opérée manuellement
2. Somme de tous les couples
3. Précharge
4. Frottement du filetage
5. Frottement sous la tête de vis