Le serrage angulaire

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Normand 1400
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par Normand 1400 »

Le cas des assemblages de type brides, couvercles et donc culasses, ne fait l'objet d'aucune dérogation à la démonstration générale. Je ne vois d'ailleurs pas pourquoi il en serait ainsi.

Par ailleurs, il est uniquement indiqué que la difficulté est de modéliser la zone d'introduction de la charge qui tend à décoller les pièces, dont la rigidité peut alors n'être mobilisée qu'en partie, ce qui change le rapport de rigidité de l'assemblage.

Si on assimile le bloc cylindres à un écrou de grandes dimensions, la charge qui tend à décoller la culasse du bloc provoque bien un raccourcissement supplémentaire de la culasse et un allongement supplémentaire de la vis.

Dit autrement, qu'on enfonce un coin entre les deux éléments serrés par la vis du croquis ci-dessus ou qu'on enfonce ce coin au niveau du joint de culasse, je ne vois guère ce qui change...
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hastrh2o
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par hastrh2o »

Concernant la possibilité que la vis entre dans le domaine plastique (qui soit dit en passant me paraissait insensé au vu de ce que l'on m'a appris à l'école) il y a une réponse sans équivoque ici :
Ochoteco a écrit : http://www.ochoteco.com.ar/tornillos4.htm

Dessin actuel des vis de culasse

L´augmentation des charges dynamiques et thermiques et le besoin de diminuer le pas des composants ont accentué dramatiquement les exigences de fatigue de tous les éléments reliant intérieurement le moteur.
De différents travaux de recherche ont déterminé que la plus grande résistance à la fatique est obtenue au moyen d´une vise ajustée légèrement dépassant la limite élastique du matériel, c.à.d. au sein du rang plastique où régulièrement se produit une déformation.
Dans le cas de la fixation de la culasse de cylindres, l´exigence de garantir une parfaite étanchéité s´est vu bénéficiée par la nouvelle technologie de réglage au sein du rang plastique ce qui, à son tour, élimine la remise au point des vis après les premières heures de marche, tel qu´il se passait avec les vis anciennes calculées par réglage au-dessous de la limite élastique du matériel.
Je suis allé voir chez Corteco et ils disent :
Corteco a écrit :CORTECO propose également une gamme complète de vis de culasse accompagnées de notices de serrage permettant un montage facile et fiable des vis.
Sur les moteurs thermiques, la synergie entre le joint et les vis de culasse a un effet direct sur les performances. Les moteurs de dernière génération sont légers et atteignent un niveau technologique très élevé. Lors de la rénovation des culasses et du remplacement du joint de culasse, ces moteurs ont besoin de vis de culasse neuves. Il faut remplacer les vis de culasse usagées car elles sont déformées par le précédent serrage de manière durable (étirées jusqu'à la limite d'élasticité) et ont souvent été endommagées lors de la dépose.
Ca a beau être de la doc grand public, ça paraît indiscutable. Mais je ne comprends pas mieux comment une vis passée dans le domaine plastique peut résister aux efforts de poussée sans s'allonger inéluctablement et donc relâcher la contrainte sur la culasse et le joint.

Quelques infos sur les culasses ici pour ceux qui comme moi n'ont pas trop de notions sur ce qu'il s'y produit :
http://mms2.ensmp.fr/mat_paris/etude/ex ... ses_TD.pdf
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The Pater
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par The Pater »

Normand 1400 a écrit :Le cas des assemblages de type brides, couvercles et donc culasses, ne fait l'objet d'aucune dérogation à la démonstration générale. Je ne vois d'ailleurs pas pourquoi il en serait ainsi.
Suivant où s'applique l'effort supplémentaire, tu suivras ou non le cas de ton dessin. Dans le cas du moteur et l'influence de la combustion, la réponse est non, cela ne suit pas le cas de ton dessin.

Tu as bien un stylo à bille avec un bouton sur le haut du stylo permettant de rentrer et sortir la pointe. Retire le ressort et la pointe (avec son tube d'encre).
Mets le ressort en place sur le tube d'encre jusqu'en butée, tiens le tube de réserve d'encre par le bout opposé de la pointe et pousse le ressort de quoi le comprimer un peu (pas à fond).

Tes mains sont le bloc moteur+joint, le ressort la culasse et le tube la vis. OK ici la culasse n'est pas très raide par rapport à la vis, mais qu'importe. En comprimant un peu le ressort tu as donc crée le serrage le serrage et en comprimant un peu plus le ressort tu ajoutes l'influence de la combustion : la culasse est comprimée, la vis reçoit un effort tendant à la faire s'allonger, et le bloc moteur et le joint (distance entre bout opposé à la pointe du tube et le ressort) s'allongent.
Tu auras beau retourner le problème dans tous les sens, les allongements/compressions sont différents en distance et les efforts, en intensité qui passe par le tube (vis), par le ressort (culasse) et par tes mains (bloc moteur+joint) sont les mêmes.

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Normand 1400
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par Normand 1400 »

Pour le serrage angulaire, la messe est dite, dirait-on... :wink:

La difficulté est, comme toujours, de rester à la pointe des évolutions technologiques.

Pour le reste, nous sommes toujours en désaccord.... Je maintiens que les efforts dynamiques dans la culasse et dans les vis sont inégaux, ce qui éclaire sous un autre angle l'intérêt de faire travailler les vis en phase élasto-plastique.

J'ai trouvé une modélisation à peu près intuitive et présentable des développements de ma doc théorique.

Il me faut juste un peu de temps pour faire quelques crobards et les mettre en ligne.
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par The Pater »

Normand 1400 a écrit : Pour le reste, nous sommes toujours en désaccord.... Je maintiens que les efforts dynamiques dans la culasse et dans les vis sont inégaux
Bon alors, liste moi les efforts dynamiques (intensité et points d'application)...... pour que je t'amène à changer d'avis......

, ce qui éclaire sous un autre angle l'intérêt de faire travailler les vis en phase élasto-plastique.
Encore une fois, les vis ne peuvent pas travailler sans arrêt en phase plastique, ce n'est pas possible sans avoir de rupture. La zone plastique implique qu'à chaque fois que tu augmentes l'effort, la vis s'allonge de manière irrémédiable. Tu ne peux pas faire allonger la vis de manière irrémédiable à l'infini.

Allongement irrémédiable : déformation irréversible.

Tu tires sur un ressort de 50 mm jusqu'à entrer dans sa zone plastique, jusqu'à qu'il fasse par exemple 80mm : quand tu le relâches il fait 60 mm. Il s'est donc déformé de manière irréversible.
Maintenant, tant que sous effort sa longueur ne dépasse pas 80 mm, le ressort travaille dans sa nouvelle zone élastique et retournera à 60 mm quand tu le relâches.
Si tu veux de nouveau l'emmener dans sa zone plastique, il faudra tirer dessus pour qu'il fasse plus de 80 mm, 80,1 suffira, mais disons 90 mm et quand tu le relâcheras, il fera 83 mm.
A chaque fois que tu tires sur le ressort au-delà de sa nouvelle zone élastique tu l'allonges de manière irréversible.


Que tu amènes la vis dans la zone plastique lors du serrage, puis lors de la mise en température moteur, soit, mais par la suite, la vis ne travaillera que dans sa nouvelle zone élastique.

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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par The Pater »

Normand 1400 a écrit : c'est le principe de filtrage des efforts dynamiques.
Tiens aujourd'hui, en cherchant des infos sur les contraintes Von Mises sur les montages serrés, je suis tombé, au chapitre suivant sur ceci :wink: :
DSCF0391.JPG
Je me suis dit : "mais cela me rappelle quelque chose...mais quoi.....tiens mais c'est les mêmes dessins que....." :D

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Re: Le serrage angulaire

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Ca m'évite de poster, alors! :D
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par The Pater »

Normand 1400 a écrit :Ca m'évite de poster, alors! :D
té té té té

Cela ne t'évite pas de poster :wink: car je soutiens que ton cas ne correspond pas au cas vis culasse, qui subissent le même effort. De plus, les vis ne peuvent pas travailler sans arrêt dans une zone plastique.


Bon sinon, de mon coté mes investigations sur le serrage au-delà de la limite élastique, pour certaines vis de culasses, avancent.

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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par The Pater »

Bon,

Ben, retour d'infos de source sûr, venant d'un ingé travaillant chez : http://www.acument.com/

Cela fait 25 ans à peu près que le serrage en zone plastique des vis de culasse est utilisé par les constructeurs français.

La raison est toute bête, et je n'y avais pas pensé. Ils utilisent des vis avec un traitement thermique spécial et il faut une longueure serrée suffisante pour avoir une courbe de zone plastique la plus plate possible et que la zone plastique soit sur un angle entre 600 et 700° (du point de limite élastique au point de rupture). Une courbe de zone plastique plate veut dire que qu'une variation de serrage angulaire dans cette zone induit peu de variation de tension dans la vis. Que la vis soit serrée de 170° ou de 180° ou de 190° angulairement, l'effort de serrage varie peu. la variation est de moins de 10% de la tension (précharge) sur plusieurs centaines de degrés.

Ainsi, l'imprécision du serrage au couple (très influencé par l'état des vis et le fortement) du début et l'imprécision du serrage angulaire auront peu d'influence sur le serrage final, ce qui ne serait pas le cas si on était resté dans le domaine élastique.

Notons que l'entrée dans la zone de la courbe plastique à peu près plate se fait après 60°environ et donc qu'il reste environ 600 à 700° (deux tours complets) avant rupture. Donc avec les serrages angulaires donnés, on reste très loin du point de rupture. Sur ce point là Tonton_h4 avait tord avec son dessin montrant le serrage final en fin de courbe.

Par la suite, la vis va s'allonger un peu lors de la chauffe moteur, puis travaillera dans sa nouvelle zone élastique, tout simplement.


A tous les ingénieurs et techniciens de mon entourage à qui j'en ai parlé, aucun n'était au courant de cette spécificité. Tous ont été étonnés (comme moi au début).
A la décharge de mes collègues du serrage industriel, cette histoire d'imprécision de serrage des vis ne les concerne pas vu que le serrage par tendeur de boulon hydraulique permet une précision sans pareil. Le serrage des vis de culasse des gros moteur diesel sont serrés en même temps et avec la même tension (un seul circuit hydraulique et donc chaque tendeur de boulon est soumis à la même pression hydraulique).

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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par Normand 1400 »

The Pater a écrit :Notons que l'entrée dans la zone de la courbe plastique à peu près plate se fait après 60°environ et donc qu'il reste environ 600 à 700° (deux tours complets) avant rupture.
60°? T'es sûr?

Pour quel diamètre de vis et quelle nuance d'acier?

Ca me paraît bien peu...

Je ne suis pas absolument certain que ce qui soit recherché en priorité soit la précision du serrage. En revanche, une diminution du module de réaction de la vis et une plus grande stabilité du serrage dans le temps pour contenir les effets secondaires des dilatations de pièces, ça m'irait mieux...

Enfin, j'ai du mal à me faire une idée sur ce qui est le mieux dans l'absolu (au sens où on fait l'impasse sur les temps de maintenance) : un serrage en phase élastique peaufiné de temps en temps ou un serrage en phase plastique auquel on ne touche jamais (sauf quand le joint de culasse claque :mrgreen: )...

Sans oublier la plus grande stabilité des joints MLS, qui change la donne aussi.

Si au moins on avait un utilisateur sérieux du VM (du genre qui resserre sa culasse tous les 40 000 km) qui puisse nous donner un retour d'expérience précis sur un joint fibre classique et une visserie bien réglée en permanence...
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par Frédéric_Dept79 »

Il me semble avoir lu (je sais plus ou...) que le serrage angulaire est surtout arrivé pour des gains de productivité et de facilité de robotisation de l'assemblage. C'est vrai que concevoir un automatisme qui fait du vissage angulaire en série précis est autrement plus simple que de convevoir, entretenir et calibrer un automatisme qui fait du serrage dynamométrique à la chaine, enfin il me semble :)
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The Pater
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par The Pater »

Normand 1400 a écrit :
The Pater a écrit :Notons que l'entrée dans la zone de la courbe plastique à peu près plate se fait après 60°environ et donc qu'il reste environ 600 à 700° (deux tours complets) avant rupture.
60°? T'es sûr?
Tu as surement raison, j'ai regardé trop vite le dessin (que je mettrai en ligne demain). 60° doit correspondre à l'allongement résiduel quand on atteint le début du plateau de la zone plastique. Tu verras.
Je ne suis pas absolument certain que ce qui soit recherché en priorité soit la précision du serrage.
Et bien, pour moi, l'explication me plait bien :D :wink:

Bon tu verras le dessin.

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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par The Pater »

Normand,

Pas de commentaires sur ma précipitation à te répondre ce qui m'a fait me mélanger les pinceaux..... :mrgreen:
serrage plastique.JPG
Entre Θ1 et Θ3, il y a entre 600 et 700° angulaire.

La majorité des constructeurs font un serrage final juste avant Θ1.

Je ne sais pas si le dessin est à l'échelle ou pas, mais en redimensionnant le dessin tel que 60° fasse 6 mm sur ma règle, la distance entre Θ1 et Θ3 fait 72 mm, soit 720°, donc il se peut qu'il soit à l'échelle. S'il est à l'échelle, l'angle entre 0° et Θ1 fait plus ou moins 230° et l'angle approximatif d'un serrage normal au couple (70-80% de Re) est vers les 180°.

Bon, passes moi par MP ton e-mail (je l'ai perdu). Je vais te faire suivre un e-mail.

A+
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Normand 1400
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par Normand 1400 »

Le graphe que tu proposes se tient et recoupe celui que j'avais récupéré via le site de JF.

Les 230° dont tu parles sont cohérents également, bien que peut-être encore un petit peu faibles. J'avais relevé davantage sur le Xud, car n'oublie pas que les 180° de serrage final étaient précédés d'un serrage au couple.

Je suppose que les constructeurs serrent quelque part vers Fx, mais toujours sur la partie encore ascendante de la courbe située entre les angles Têta 1 et Têta 2.

Le problème avec nos courbes, c'est qu'elles ne permettent pas de savoir comment réagit la vis après écrouissage. Et ça aussi, c'est aussi très important.

Il faudrait disposer du test suivant : après serrage en phase élasto-plastique, on soumet la vis à un effort de traction supplémentaire extérieur au système (celui exercé par la pression de combustion, par exemple) entraînant, disons, un allongement supplémentaire de deux dixièmes (chiffre pifométré).

Quand on relâche l'effort, quelle est la tension résiduelle exercée par la vis sur l'assemblage?

Seconde question : si, après relâchement, on retire sur cette pauvre vis, la courbe représentative de sa réponse (son module de réaction, quoi) sera-t-elle encore assez raide ou au contraire proche de l'horizontale?

Je pense que la raideur de la vis après écrouissage n'est pas négligeable, mais qu'elle a quand même été considérablement affaiblie.

J'ai toujours l'intime conviction que cette technique à pour objet d'affaiblir le module de réaction des vis pour éviter des efforts de compression parasites sur le joint de culasse, notamment lorsque la température du moteur s'élève, et non de simplifier ou de fiabiliser le montage en usine.

En effet, les moteurs pas à pas équipant les visseuses automatiques sont d'une très grande précision et doivent sans problème pouvoir appliquer des couples de serrage très rigoureux ; donc l'explication est certainement autre.

Formulé autrement, j'ai la faiblesse de croire que ce mode de serrage permet de maintenir une tension dans l'assemblage à peu près constante quelles que soient les variations dimensionnelles dues aux dilatations thermiques et au fluage du joint. Le serrage obtenu doit même être plus faible que ce qu'il serait en phase élastique ; dans ce dernier cas, le serrage doit probablement être plus élevé et fatiguer sans doute inutilement le joint.

Mais je doute que l'on obtienne un jour une quelconque réponse à ce sujet, car ce sont les évolutions des technologies de joints qui ont fini par régler totalement (ou presque) le problème de leur tenue sur les Diesel. Un joint entièrement métallique ne flue pas et ne claque pas ; en revanche, je ne suis pas sûr qu'il s'accommode d'un plan de joint comportant quelques défauts (piquage de corrosion) comme les bons vieux joints fibres le pouvaient généralement.

Je ne serais pas surpris qu'il faille aussi rectifier les blocs pour leur redonner leur état de surface originel. Si c'est le cas, bonjour les coûts de révision des moteurs équipés de ces joints... Je souhaite bien du courage à ceux qui voudront les faire durer comme nous avons la chance de pouvoir faire durer les nôtres.

Par ailleurs, l'atelier spécialisé avec qui je bosse m'indiquait récemment que les retraits des soupapes sont à respecter quasiment au centième maintenant ; par conséquent, lorsqu'on rectifie un plan de culasse sur un moteur Diesel 16 soupapes, les temps de machine outil explosent. Et inversement, cela veut dire aussi qu'on ne peut même plus vraiment roder les soupapes sans aussi retoucher le plan de joint, car l'enfoncement vers leurs guides consécutif au rodage fait varier le taux de compression...

Tout cela me rend perplexe et vraiment peu enclin à passer aux véhicules récents, dont le degré de complexité technologique me semble sans commune mesure avec les gains (énergétiques, environnementaux) obtenus in fine.

Mais je dois être parano ou de très mauvaise foi... Ou peut-être les deux... Et sans doute vert -de-grisé... :mrgreen:

Très subtile, cette affaire-là.
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par The Pater »

Normand 1400 a écrit : Le problème avec nos courbes, c'est qu'elles ne permettent pas de savoir comment réagit la vis après écrouissage. Et ça aussi, c'est aussi très important.
N'aurait-on pas quelque chose comme cela ? A mon avis, oui.
serrage plastique 02.JPG
Le module d'élasticité reste le même.

La limite élastique est modifiée et est plus haute.

La raideur change mais de peu. La raideur est fonction du diamètre et en tirant sur la vis on réduit le diamètre.
Raideur = As x E/L

E : module d'élasticité
L : longueure sous contrainte
As section équivalente : As = π deq²/4 avec deq = diamètre équivalent = diamètre extérieur filetage - (0.9382 x le pas du filetage)
Bon As est valable si le diamètre non fileté de la vis est au moins égal au diamètre extérieur du filetage. Sinon prendre le plus petit diamètre de la partie non fileté.

Avec une M12x5, longueure sous contrainte de 100 mm, la raideur est de 185 000 N/mm, si tu réduis de 0.5 mm le diamètre (exemple, c'est tout) : 168 000 N/mm.

Pour moi, tu te retrouves, après chauffe du moteur, comme si tu avais serré une culasse avec des vis ayant une limite élastique plus haute et une raideur plus faible et cette raideur plus faible, tu la gardes tout le temps par la suite.

Tout cela me rend perplexe et vraiment peu enclin à passer aux véhicules récents, dont le degré de complexité technologique me semble sans commune mesure avec les gains (énergétiques, environnementaux) obtenus in fine.
On est capable aujourd'hui de fabriquer des pièces nettement plus précises, moins cher (si, si) qu'auparavant. Pourquoi ne pas en profiter, surtout si le rendement du moteur est largement amélioré.

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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par discofab »

Bonjour à tous,

A propos de vissage, je rappelle qu'une vis fonctionne toujours en dessous ou à la limite de sa zone plastique.
Ceci la simple raison qu'elle doit se comporter comme un ressort. (Un ressort plastique cela n'existe pas...)
Une vis maintient l'assemblage par adhérence des surfaces en contact. Si la pression exercée par la ou les vis n'est pas suffisante, il y a glissement, matage et perte de la fonction. Dans de rares cas, la vis peut fontionner en cisaillement mais c'est loin d'être la règle. Quand à fontionner au delà de sa limite élastique, c'est totalement absurde, d'autant que les matériaux utilisés ont une zone plastique très faible avant rupture.

Voilà mon avis et je le partage :D
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par hastrh2o »

discofab a écrit : A propos de vissage, je rappelle qu'une vis fonctionne toujours en dessous ou à la limite de sa zone plastique
...
Voilà mon avis et je le partage :D
C'est bien l'avis de beaucoup de monde et c'est pour ça que cette idée paraît saugrenue quand on a les notions de base des matériaux. Mais si tu as lu les différentes inter, force est de constater qu'en pratique, ce n'est pas aussi simple. Et au dire des fabricants, la vis travaille effectivement dans le début de la zone plastique.
Je n'ai pour ma part toujours pas compris comment un vis pouvait travailler dans sa "nouvelle" zone élastique... Est-ce que sous la contrainte, le matériaux est altéré (modif de l'arrangement cristallin), et que du coup on a plus les mêmes valeurs de rupture ??
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par discofab »

Tout dépend du type d'assemblage: pour une culasse, on cherche l'étancheité et donc serrage le plus uniforme possible sur toutes les vis. C'est pour cela que le serrage au couple, peu précis, a été abandonné. La quasi absence d'efforts tangentiels (glissement culasse / bloc) fait que l'on peut tangenter la limite élastique. Le serrage à l'angle n'est cependant pas la panacée car il ne garanti pas non plus que la tension dans les vis est uniforme: la torsion de la vis, dépendante des coefficients de frottements, est un facteur perturbant. Seules des vis instrumentées (équipées de jauges de contraintes) permettent de mesurer la tension réelle mais le prix en prohibe l'utilisation massive.
Il n'en reste pas moins que si l'on tangente la limite plastique, on reste dans un domaine élastique, d'où l'appelation de zone "élasto-plastique".
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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par The Pater »

hastrh2o a écrit : Est-ce que sous la contrainte, le matériaux est altéré (modif de l'arrangement cristallin), et que du coup on a plus les mêmes valeurs de rupture ??


La contrainte de rupture en N/mm² est la même, même si le réseau cristallin est modifié.

Par contre l'effort de rupture suivant la direction reste ou change. Si l'effort est dans le sens et direction de l'effort de déformation, cela reste le même. On le vérifie facilement avec le test de résistance de l'éprouvette. Mais un effort de cisaillement de l'éprouvette pile poil dans la section, qui a diminuée à cause de l'allongement, amènera une rupture plus tôt (effort plus faible).

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Re: Le serrage angulaire

Message non lu par The Pater »

discofab a écrit : Il n'en reste pas moins que si l'on tangente la limite plastique, on reste dans un domaine élastique, d'où l'appelation de zone "élasto-plastique".
Ben..... j'ai eu du mal a y croire au début et il a fallu que j'ai une information de source sûr avec les bonnes explications pour accepter le fait que certains constructeurs automobiles serraient effectivement les vis de culasse dans la zone plastique, au-delà de la zone élasto-plastique.

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