Comment garantir l'intégrité d'un joint boulonné en cas d'utilisation d'un limiteur de compression dans un ensemble plastique

Diverses combinaisons de fixations ont été assemblées manuellement afin de déterminer les différences d'efficacité approximatives. Les résultats sont les suivants :

L'assemblage au moyen d'un boulon à bride était le plus rapide, suivi par celui utilisant un limiteur de compression à tête, qui doit être orienté. Comme prévu, l'ajout d'un troisième composant (la rondelle) a ralenti de manière significative le processus d'assemblage — exigeant une durée d'assemblage deux fois plus importante. 

Lorsqu'un assemblage est automatisé, il est impératif de s'assurer que sa conception soit aussi efficace que possible. L'ajout d'un troisième composant, tel qu'une rondelle, peut ne pas être désirable en cas d'automatisation, à cause des difficultés d'alimentation et d'ajustement. D'autres facteurs communs affectant l'efficacité sont le nombre de composants et la facilité d'orientation. Tous les boulons, les limiteurs de compression à tête et certaines rondelles nécessitent une orientation. À cause du rapport tête/diamètre externe relativement faible et leur courte longueur, l'orientation mécanique des limiteurs de compression à tête et des rondelles est plus délicate que celle des boulons. Inversement, les limiteurs de compression symétriques ne doivent pas être orientés. Un assemblage avec un boulon à bride uniquement nécessite l'orientation d'un composant, tandis qu'un assemblage incluant un limiteur de compression à tête ou une rondelle nécessite l'orientation de deux composants.

L'utilisation d'un limiteur de compression à tête ou d'un boulon à bride dans des assemblages réparables peut s'avérer préférable car ils ne comportent pas de rondelle pouvant être accidentellement oubliée lors du remontage. Ils sont également préférables dans des applications comportant de multiples emplacements de montage et/ou pour lesquelles le contrôle de qualité est médiocre.

Généralement, les fixations sont les composants les moins chers d'un assemblage. Le tableau suivant indique un tarif représentatif pour chaque combinaison de composants abordée plus haut sur base d'une utilisation annuelle d'un million d'assemblages incorporant un joint M6. 

Les différences de coût relatif entre les boulons et les limiteurs de compression varient en fonction du fournisseur du composant et des caractéristiques du boulon. De ces trois combinaisons potentielles, la méthode avec rondelle, boulon et limiteur de compression sans tête procure le coût par composant le plus bas pour le contrôle des surfaces d'appui. Cependant, comme indiqué précédemment, le coût des composants de fixation est souvent le moins important par rapport au coût global de l'assemblage.

Le tableau suivant montre une analyse du coût global estimé de chaque configuration, en présupposant un coût de main d'œuvre de 50 USD/heure pour l'assemblage d'un million de composants :

Cette analyse ne tient pas compte des coûts administratifs liés à la commande, la manutention et la gestion du stock de composants ainsi que de leurs fournisseurs. L'ajout d'un troisième composant peut entraîner une augmentation de ces coûts. En outre, si le processus d'assemblage est automatisé, la technologie requise pour l'alimentation et l'orientation d'une rondelle augmentera également le coût global. Quoi qu'il en soit, un boulon à bride ou une rondelle peut remplacer un limiteur de compression à tête dans la plupart des applications pour accroître l'efficacité d'un assemblage et réduire son coût global.

La meilleure méthode pour garantir une surface d'appui adéquate sur le plastique dans un assemblage boulonné dépend des exigences et des limites de l'application. Une rondelle peut être préférée pour des volumes plus faibles et/ou des applications non réparables. Pour des applications à volumes plus élevés, automatisées et/ ou réparables, un limiteur de compression sans tête avec boulon à bride représente la solution d'assemblage la plus simple et assure le coût total le plus bas. Les deux configurations avec rondelle ou boulon à bride représenteront une solution d'un coût inférieur à celui de l'utilisation d'un limiteur de compression à tête. 

Bien que cet article présente des directives de conception générales, il est conseillé que les ingénieurs d'application spécialisés dans la fixation et l'assemblage soient consultés afin de s'assurer de l'utilisation d'un joint correctement configuré pour chaque application.