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PolskaComment choisir des fixations qui maximisent la durée de vie de l’assemblage ?
par Christie L. Jones, Responsable Marketing
Télécharger ce livre blancLes fixations sont généralement les composants les plus petits et les moins coûteux d’un assemblage. Bien que les fixations maintiennent généralement l’ensemble de l’assemblage, elles sont souvent négligées jusqu’à la fin de la conception. Aussi importantes que soient les fixations, les ingénieurs concepteurs ne reçoivent généralement aucune formation formelle sur les mécanismes de fixation et d’assemblage. (Ce n’est pas quelque chose à quoi vous voulez penser la prochaine fois que vous serez dans un avion).
Un assemblage peut être maintenu ensemble de nombreuses façons : boulons, rivets, vis et goupilles, pour n’en citer que quelques-unes. Les méthodes se répartissent en deux grandes catégories : (1) les méthodes qui nécessitent deux composants ou deux étapes opérationnelles pour rester en place ; et (2) les méthodes où les composants se maintiennent d’eux-mêmes. Le défi pour l’ingénieur concepteur est de choisir une méthode qui permette d’obtenir un assemblage de la plus haute qualité avec une intégrité dans le temps au coût de fabrication le plus bas. Pour de nombreuses applications, une goupille autobloquante est la solution idéale. La difficulté consiste à choisir la bonne goupille avec la résistance et la flexibilité appropriées pour l’application. Techniquement, lorsqu’une charge est appliquée, quelque chose doit céder : la goupille, le trou ou un élément de l’assemblage. Une goupille trop rigide provoque l’allongement du trou dans lequel elle est retenue et conduit à une défaillance éventuelle de l’assemblage. Une goupille trop souple se fatigue sous l’effet d’une charge dynamique.
Goupilles pleines
Les goupilles pleines se présentent sous de nombreuses formes différentes. En voici quelques exemples : Les goujons, les goupilles moletées et les goupilles cannelées. En général, les goupilles pleines sont solides et relativement peu flexibles. Ils n’absorbent pas les chocs et les charges dynamiques, mais les transmettent aux composants correspondants. Bien qu’il existe de nombreuses applications pour lesquelles une goupille pleine est une solution efficace, les forces dynamiques dans de nombreuses applications doivent être examinées de près. Par exemple, il existe un paradigme commun selon lequel les goupilles pleines sont la meilleure option pour les applications lourdes. Au contraire, en raison de la rigidité de la goupille, les goupilles pleines endommagent souvent les trous lorsqu’elles sont utilisées dans une application de chargement dynamique, ce qui entraîne une défaillance prématurée. En outre, l’utilisation d’un matériau plus souple pour les goupilles pleines réduit les dommages causés aux hôtes, mais réduit proportionnellement la résistance de la goupille. Par ailleurs, une goupille à ressort traitée thermiquement est souvent plus résistante qu’une goupille pleine et sa flexibilité inhérente maximise la durée de vie de l’assemblage dans les applications dynamiques à usage intensif.
La rigidité de la goupille pleine allonge le trou
Goupilles flexible
Il existe deux types distincts de goupilles flexible : Les goupilles flexible fendues et les goupilles flexible spiralées. Les deux types partagent certaines caractéristiques telles que la flexibilité et leur capacité à s’adapter à des tolérances de trou plus larges que les goupilles pleines.
Goupilles fendues
Goupilles spiralées
Goupilles fendues
La flexibilité des goupilles réduit les coûts de fabrication. Cependant, les goupilles fendues présentent plusieurs inconvénients qui limitent leur applicabilité dans les nouvelles conceptions, en particulier dans les applications où le matériau hôte est souple, comme l’aluminium ou le plastique, et qui sont soumises à des charges dynamiques.
La groupille fendue est nettement moins f lexible que la goupille enroulée et elle ne fléchit qu’à 180º par rapport à la fente. Cette combinaison peut entraîner une défaillance prématurée de l’assemblage.
De plus, les goupilles fendues sont très difficiles à alimenter et à installer automatiquement. Les applications les plus appropriées pour les goupilles fendues sont les assemblages non critiques, fabriqués en acier doux ou trempé, qui sont assemblés manuellement.
Sous charge, les contraintes sont concentrées à 180˚ à l’opposé de l’emboîtement dans les goupilles fendues
L’emboîtement ne permet pas l’alimentation et l’installation automatiques des goupilles fendues
Goupilles flexible spiralée
Les goupilles spiralées ont été inventées pour remédier aux inconvénients des goupilles fendues et pour offrir à l’ingénieur concepteur la possibilité d’adapter la résistance et la flexibilité de la goupille à l’application. Cette possibilité de « personnaliser » la fonction de la goupille garantit que chaque application bénéficie de la combinaison optimale de résistance et de flexibilité. Les goupilles légères sont généralement recommandées pour les matériaux souples ou fragiles. Les goupilles pour service moyen (ou standard) sont recommandées pour les assemblages en acier doux et non ferreux. Les goupilles pour service intensif doivent être utilisées dans les composants trempés.
La goupille spiralée est la plus apte à absorber les chocs et les vibrations après l’insertion, ce qui prolonge la durée de vie de l’assemblage. Elle est également adaptée à l’alimentation et à l’installation automatiques dans des situations de volume élevé.
La goupille spiralée fléchit sous la charge pour absorber les chocs et les vibrations
La goupille spiralée a un contact de 270º avec le trou
Les goupilles spiralées peuvent être utilisées comme goupilles de charnière, goupilles d’alignement, goupilles d’arrêt et pour fixer plusieurs composants ensemble (par exemple, pour fixer un engrenage et un arbre). Les goupilles spiralées ne sont généralement pas recommandées comme suiveurs de came, ou lorsque la longueur d’engagement de la goupille est limitée. Ces applications sont généralement mieux servies par une goupille pleine avec des caractéristiques de rétention.
Compte tenu des nombreuses façons de fixer des assemblages, il est recommandé aux ingénieurs de profiter des services d’ingénierie d’application fournis par les fabricants de fixations techniques. En s’associant avec des experts de l’industrie en matière de fixation et d’assemblage, les ingénieurs peuvent être assurés que leur assemblage sera équipé de la solution la plus rentable qui offre des performances exceptionnelles et préserve l’intégrité de l’application pendant toute la durée de vie du produit.
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