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Conformité ISO 16047: Vérification des caractéristiques de serrage

Depuis le début de l’année le CETIM CERTEC est équipé d’un banc de serrage permettant de réaliser les essais pour vérifier les caractéristiques de serrage des vis et écrous en fonction des exigences de la norme ISO 16047. Ce type d’essai permet également, par exemple, de mesurer l’impact d’un lubrifiant, d’un autofreinage…

Principe de l’essai couple/tension

Un couple de serrage est appliqué en continu sur un assemblage vis/écrou pour engendrer une force de serrage. L’essai permet de mesurer et/ou déterminer une ou plusieurs caractéristiques du serrage, et notamment les coefficients de frottement. Dans le domaine de la déformation élastique, une relation linéaire est supposée entre le couple et la force de serrage.

L’essai poursuit deux objectifs :

1. Vérifier les caractéristiques de serrage des éléments de fixation dans des conditions uniformes, c’est-à-dire avec les éléments d’essais suivants :

  • Plaques d’appui de référence conforme à l’ISO 16047
  • Ecrous ou boulons de référence conforme à l’ISO 16047

2. Vérifier les caractéristiques de serrage des éléments de fixation dans des conditions particulières. Les éléments en contact sont représentatifs de l’assemblage à traité.

Banc d’essai de serrage

La machine d’essai applique le couple de serrage et de rotation sur l’écrou ou la tête du boulon de façon automatique. Elle est équipée d’un dispositif de mesure des paramètres avec une précision de ± 2 % des valeurs à mesurer. La précision de mesure des angles est de ± 1° ou de ± 1 % de la valeur mesurée, si cette valeur est supérieure à 360°.
A des fins de référence, le serrage est asservi électroniquement par le système informatique. La puissance est contrôlée et la vitesse de rotation est constante. Les résultats sont enregistrés par voie électronique.
Le dispositif garantit une rigidité constante de la machine d’essai, y compris des cellules de charge et des éléments d’essai pendant tout l’essai.

Pièces de référence nécessaires aux essais suivant la norme iso 16047

Plaque d’appui ou rondelle de type HH & HL

Dureté :

  • Entre 50 et 60 HRC pour le type HH
  • Entre 200 et 300 HV pour le type HL

Rugosité :

  • Type HL : Ra égal à 1,6 pour les épaisseurs £ 3 mm et de Ra égal à 3,2 pour les épaisseurs > à 3 mm et £ 6mm, conformément à l’ISO 7093-1.
  • Type HH : Ra égal à 0,5μm ± 0,3 μm.

Le relevé du Ra et de la dureté peut être fourni sur demande.

Trou de passage :

Le diamètre du trou de passage est conforme à l’ISO 273 :1979, série moyenne, et le trou n’est ni chanfreiné ni fraisé.

Epaisseur :

L’épaisseur minimale de la plaque d’appui ou de la rondelle est conforme à l’ISO 7093-1.

Ecrous pour test sur les vis

Pour tester les vis de classe de qualité 10.9 et en-dessous, il faut un écrou de classe de qualité 10, conforme à l’ISO 4032 ou à l’ISO 8673. Pour tester les vis de classe de qualité 12.9, il faut un écrou de classe de qualité 12, conforme à l’ISO 4033 ou à l’ISO 8674.

Vis pour test sur les écrous

Pour tester les écrous, il faut des vis conformes à l’ISO 4014, l’ISO 4017, l’ISO 4762, l’ISO 8765, l’ISO 15071 ou à l’ISO 15072, de classe de qualité correspondant à la classe de qualité de l’écrou à tester mais néanmoins de classe de qualité au moins égale à 8.8. Les filets doivent être roulés.

Selon le type d’écrou à tester, la longueur de la partie de la vis ou du boulon dépassant de l’écrou doit être de deux à sept fois le pas du filetage, lorsque l’écrou est en appui sur la surface d’essai ou sur la rondelle. La longueur de filetage doit être telle qu’au moins deux filets complets se trouvent à l’intérieur de la longueur de serrage lorsque l’écrou a été serré. La pointe du boulon d’essai doit être aplatie et chanfreinée. Les filets doivent être ébarbés et exempts de contamination susceptible d’affecter le couple de serrage.
Avant chaque essai, les éléments de référence devront dégraissés suivant une procédure définie.

Méthode d’évaluation des résultats suivant la norme ISO 16047

Détermination du coefficient de rendement du couple (K)

Le coefficient de rendement du couple est déterminé à partir de la relation entre le couple de serrage et la force de serrage à l’aide de la formule suivante :
Par défaut, le coefficient est calculé entre 50 et 100 % de la limite conventionnelle d’élasticité de la pièce essayée ou à essayer.

 

Détermination du coefficient de frottement total (μtot)

Le coefficient de frottement total est déterminé à partir de la relation entre le couple de serrage et la force de serrage à l’aide de la formule suivante :

 

Détermination du coefficient de frottement entre les filetages (μth)

Le coefficient de frottement entre les filetages est déterminé à partir de la relation entre le couple de serrage et la force de serrage à l’aide de la formule suivante :

Sauf spécification contraire, le coefficient de frottement entre les filetages est calculé entre 63 et 90 % de la limite conventionnelle d’élasticité de la pièce essayée ou à essayer.
NOTE : Le couple dans le filetage peut être calculé à partir de mesures du couple de serrage et du couple généré par la surface de frottement sous tête à l’aide de la formule suivante :

Détermination du coefficient de frottement entre les surfaces d’appui (μb)

Le coefficient de frottement entre les surfaces d’appui est déterminé à partir de la relation entre le couple de serrage et la force de serrage à l’aide de la formule suivante :

Sauf spécification contraire, les déterminations doivent englober le point où la force de serrage correspond à 75 % de la charge à la limite conventionnelle d’élasticité de la pièce essayée ou à essayer, selon la valeur la plus faible.
NOTE : Le couple sur la surface d’appui peut être calculé à partir de mesures du couple de serrage et du couple dans le filetage à l’aide la formule suivante :

Détermination de la force de serrage à la limite élastique (Fy)

La force de serrage à la limite élastique doit être déterminée à partir de la relation entre la force de serrage et l’angle de rotation ou de toute autre relation équivalente.

Détermination du couple de serrage à la limite élastique (Ty)

Le couple de serrage à la limite élastique doit être déterminé à partir de la relation entre le couple et l’angle de rotation ou entre le couple et la force de serrage.

Détermination de la force de serrage à la charge de rupture (Fu)

La force de serrage à la charge de rupture doit être déterminée par relevé de la force de serrage maximale atteinte pendant l’essai. Il convient de poursuivre l’essai jusqu’à rupture de l’élément fileté. S’il y a un risque d’arrachement du filet, il y a lieu d’interrompre l’essai immédiatement après avoir atteint la valeur maximale de la force de serrage.

 

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