L'usure par frottement des joints boulonnés est un problème courant dans les machines, les véhicules, les équipements éoliens, les systèmes ferroviaires, les pompes, les compresseurs et les structures en acier vibrantes. Il apparaît généralement lorsque deux surfaces serrées se déplacent légèrement l'une contre l'autre sous charge. Le mouvement est faible, mais les dégâts peuvent s’aggraver avec le temps.

Au début, le fretting peut ressembler à de la poudre sombre, des débris brun rougeâtre, du métal poli, de petites piqûres ou des cicatrices superficielles autour du trou de boulon, de la face de la rondelle ou de l'interface du joint. Si la cause n’est pas corrigée, cela peut entraîner une perte de précharge, des fissures de fatigue, un desserrage des boulons, des dommages à la surface et une rupture précoce des joints.

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Qu’est-ce que l’usure de frottement ?

Petit mouvement, dégâts répétés

L'usure par frottement se produit lorsque deux surfaces de contact subissent des micro-glissements répétés. Le mouvement peut être de quelques microns seulement, mais il suffit à endommager le film superficiel et à produire des débris d'usure.

Dans les assemblages boulonnés, cela se produit souvent lorsque la force de serrage n'est pas suffisante pour empêcher le mouvement entre les pièces connectées.

Le fretting n’est pas la même chose que la corrosion normale. Il s’agit d’un processus combiné d’usure et d’oxydation provoqué par de petits mouvements répétés.

Pourquoi le frottement se produit dans les joints boulonnés

L’articulation bouge alors qu’elle ne devrait pas

Un joint boulonné correctement conçu doit empêcher les pièces serrées de glisser sous la charge de service. Lorsque les vibrations externes, les charges de cisaillement, les cycles thermiques ou les impacts dépassent la capacité de friction du joint, un micro-mouvement commence.

L'usure est souvent imputée au boulon, mais la conception complète du joint doit généralement être revue.

Pourquoi s'inquiéter est risqué

Cela peut déclencher des fissures de fatigue

Le risque le plus grave n’est pas seulement l’usure des surfaces. Le frettage crée de petites zones endommagées qui peuvent devenir des points d’initiation de fissures. En cas de vibrations à cycle élevé, cela peut réduire considérablement la durée de vie en fatigue.

Les inquiétudes peuvent également induire les équipes de maintenance en erreur. Le joint peut paraître serré, mais la précharge peut déjà être réduite. Un écrou peut être encore en place alors que les surfaces serrées se déplacent lentement.

Dans les machines tournantes ou vibrantes, le frottement est un signe d’avertissement. Il ne faut pas l’ignorer comme une question esthétique.

Solutions de fixation pour le contrôle du fretting

Commencez par la précharge et la rigidité des articulations

La meilleure solution de fixation n’est généralement pas une pièce spéciale. Il s'agit d'un système de fixation contrôlé.

Les contrôles clés comprennent :

1. Utilisez la bonne taille et la bonne qualité de boulon.
2. Appliquez la précharge correcte.
3. Utilisez une méthode de serrage adaptée.
4. Sélectionnez des rondelles avec une dureté et une surface d'appui appropriées.
5. Évitez les surfaces molles soumises à une charge de serrage élevée.
6. Utilisez les fonctions de verrouillage là où les vibrations l’exigent.
7. Confirmer les effets du revêtement et de la lubrification sur le couple.
8. Inspectez le joint après l’entretien initial si l’application est critique.

Pour la sélection des matériaux, XZ Fastener attaches en acier au carbone et attaches en acier inoxydable les pages peuvent aider les acheteurs à comparer les options courantes.

Sélection de la rondelle et de la surface d'appui

La rondelle peut faire ou casser le joint

Les rondelles sont souvent négligées dans les problèmes de fretting. Une rondelle souple peut s'enfoncer sous la charge, réduisant ainsi la précharge. Une rondelle avec une mauvaise planéité peut créer un contact irrégulier. Une rondelle trop petite peut concentrer la pression.

Pour les joints boulonnés à haute résistance, la dureté de la rondelle doit correspondre à la qualité du boulon et aux exigences de l'application.

Revêtement, lubrification et état de surface

La finition de surface modifie la friction

Le revêtement peut réduire la corrosion, mais il modifie également la friction. Le zingage, la galvanisation à chaud, les flocons de zinc, les revêtements de type Dacromet, les finitions PTFE, oxyde noir et phosphate se comportent tous différemment lors du serrage.

Si la valeur de couple est copiée à partir d'une condition de revêtement différente, la précharge peut être trop faible ou trop élevée. Un niveau trop bas peut permettre un glissement des joints. Une valeur trop élevée peut endommager les filetages ou écraser la surface du joint.

Pour les références de revêtement, voir les XZ Fastener Revêtement PTFE et revêtement zinc-aluminium pages.

Liste de contrôle de conception et d’inspection

Prévenir le fretting avant la production

Un joint boulonné résistant au fretting doit être vérifié avant la production en série ou l'installation sur le terrain.

Si des frottements sont constatés pendant l'entretien, inspectez plus que la fixation. Vérifiez l’état du trou, le contact de la plaque, l’alignement, la finition de surface et la source de vibration.

Liste de contrôle des appels d'offres pour les applications sensibles au frettage

Ce que les acheteurs doivent préciser

Une demande de prix complète doit inclure :

• Type de fixation, norme, taille et qualité.
• Exigences en matière d'écrous et de rondelles.
• État de surface et état de lubrification.
• Charge d’application et conditions de vibration.
• Couple ou précharge requis.
• Informations sur la surface d'appui ou le matériau du joint.
• Méthode de verrouillage si spécifiée.
• Épaisseur du revêtement ou exigence de friction.
• Exigences en matière de certificat, d’inspection et de traçabilité.
• Test d'échantillon ou essai d'assemblage si nécessaire.

Pour les boulons, rondelles, contre-écrous, fixations revêtues ou assemblages personnalisés spécifiques au projet, envoyez les dessins et les conditions de service via XZ Fastener Contactez-nous.

Recommandation finale

L'usure par frottement dans les joints boulonnés est causée par de petits mouvements répétés entre les surfaces serrées. La vraie solution consiste à empêcher ce mouvement grâce à une précharge appropriée, à la sélection des rondelles, au contrôle de la surface, à la conception des joints et à la gestion des vibrations.

Un boulon plus solide ne résoudra peut-être pas à lui seul le problème de frottement. Un meilleur revêtement à lui seul ne résoudra peut-être pas non plus le problème. Le système de fixation doit être choisi comme un joint complet. Lorsque la précharge, l’état de la surface, le support de la rondelle et la méthode de verrouillage sont contrôlés ensemble, le risque de frottement diminue considérablement.