Déterminer la durée de vie d’un filet : Plus rapide, plus précis et plus économique – même pour les solutions personnalisées
Les broches filetées et les écrous font partie intégrante de la vie moderne depuis l’aube de l’industrialisation. Un fait surprenant : à l’heure actuelle, il est pratiquement impossible de prévoir leur durabilité et leur usure, ce qui est d’une importance cruciale pour la sécurité de vos investissements. Voici le nouveau système d’essai de filetage TriboLife : il permet de reproduire rapidement l’usure par le biais d’essais expérimentaux, ce qui rend les bancs d’essai d’endurance coûteux largement superflus.
Le frottement produit de la chaleur. Même les non-ingénieurs peuvent comprendre facilement cette affirmation. Mais le frottement est bien plus que cela. Plus précisément, le frottement est la résistance qui se produit lorsque deux corps en contact se déplacent. Le frottement assure l’adhérence. Le frottement nous permet de nous arrêter sur un sol carrelé humide après la douche.
Anciennes lois sur le frottement datant de 1699 – et de nombreuses questions sans réponse
Il existe de nombreux exemples de l’effet positif du frottement. Mais le frottement est également source de nombreux problèmes pour les ingénieurs et les applications techniques, comme le montre l’exemple des broches filetées. Lorsque des broches filetées sont installées dans des machines et des systèmes, elles sont généralement soumises à de fortes charges. La fiabilité et la durabilité maximale revêtent donc une importance particulière, notamment dans le cas des équipements de levage. Le problème : aujourd’hui encore, la science a du mal à calculer avec précision les forces de frottement. Les lois du frottement que nous utilisons aujourd’hui remontent à Guillaume Amontons en 1699.
Dans les fils et les machines : Le frottement conduit à la vibration
Les effets du frottement statique et du frottement de glissement ont une influence directe sur les vibrations de la pièce et rendent donc difficile la prévision fiable de la durée de vie des filets. Cependant, les chercheurs se penchent à nouveau sur le sujet. Si l’on examine les surfaces de deux surfaces en contact au niveau atomique, les mesures montrent que les surfaces subissent des vibrations extrêmes à partir d’une certaine amplitude. Ces vibrations se poursuivent dans le fil et sont complètement désordonnées et chaotiques au niveau atomique. En d’autres termes, le frottement est et reste difficile à calculer en chiffres exacts. Dans la pratique, pour obtenir une déclaration fiable sur la durabilité et la durée de vie des filets, il faut souvent procéder à de longs essais sous contrainte pendant de nombreuses semaines. La simulation du vieillissement mobilise des ressources, coûte beaucoup d’argent et pèse sur la productivité.
« En tant que spécialistes du filetage, nous sommes constamment interrogés sur la durée de vie de nos produits », explique Moritz von Soden, directeur général de Bornemann Gewindetechnik. « Nos ingénieurs doivent alors expliquer la complexité du frottement physique. Pour les filetages trapézoïdaux en particulier, il n’existe guère de méthodes de calcul fiables. Cependant, en collaboration avec SincoTec Test & Engineering GmbH, nous avons réussi à mettre au point une procédure d’essai qui nous permet de déterminer la durée de vie d’un système broche/écrou de manière très précise et beaucoup plus rapide. »
Innovant, rapide, précis : le système de contrôle des filetages TriboLife
Les dommages dus à la fatigue sont généralement utilisés pour calculer la durée de vie des composants dans le domaine de la construction mécanique (une rupture de matériau, par exemple). Dans le cas des filets, la « défaillance totale » est un facteur moins important que le calcul de l’usure. Dans le cas des filets trapézoïdaux en particulier, la conception n’est donc pas synonyme de calcul de la durée de vie.
Avec TriboLife, les processus de vieillissement peuvent être reproduits expérimentalement plus rapidement que jamais. Les essais à long terme sur des bancs d’essai spécialement conçus deviennent ainsi largement superflus. Des précharges de plusieurs tonnes peuvent être appliquées. Une grande variété de lubrifiants différents peut être introduite. L’interaction entre l’écrou et le filetage est assurée grâce à un angle librement réglable. En outre, les filets peuvent être soumis à une large gamme de températures pendant les essais. TriboLife atteint des fréquences de test de 25 hertz, ce qui signifie que l’usure qui se produit sur 10 ans peut être reproduite en une semaine. Pour de nombreux concepteurs, en particulier ceux qui travaillent sur de nouveaux développements, ce type de données fiables sur l’usure est important, notamment lorsqu’il s’agit de comparer les matériaux et les méthodes de production de plusieurs séries de tests entre eux.
Calcul expérimental de la durée de vie des composants filetés complexes
« Prévoir avec précision la durée de vie des filets reste un défi, même avec TriboLife. Mais son champ d’application est vaste. Le système d’essai rapide est vraiment utile, en particulier pour concevoir correctement des filetages trapézoïdaux », explique l’ingénieur diplômé Steffen Krause, responsable du développement chez SincoTec Test & Engineering GmbH. « Il permet à notre partenaire Bornemann d’aider les clients exigeants à un niveau totalement nouveau. Rappelez-vous : jusqu’à présent, les tests d’endurance intensifs étaient tout simplement trop coûteux pour la plupart des applications. TriboLife nous permet d’aller plus loin : à l’avenir, nous pourrons faire des déclarations précises sur l’usure et la durée de vie, même pour les filetages spéciaux. »
Vous pouvez également trouver plus d’informations sur TriboLife sur YouTube:
À propos de Bornemann
Bornemann Gewindetechnik (www.bornemann-gewindetechnik.de) fabrique des filetages de toutes formes et tailles spéciales. Nous produisons des solutions sur mesure pour les techniques de levage et les applications hydrauliques en acier, ainsi que pour les équipements de plate-forme et les vannes de barrage, pour n’en citer que quelques-uns. Outre les travaux difficiles de haute précision sur les filets de contrefort, les vis d’alimentation et les filets à départ multiple, nous nous concentrons également sur la production de broches à filets trapézoïdaux et de jeux d’écrous de grande taille, prêts à être montés. Tout type de matériau usinable peut être utilisé comme matériau de départ. Les dimensions standard des broches filetées vont de 10 à 300 mm de diamètre et jusqu’à 10 m de longueur. Des longueurs plus importantes, jusqu’à 100 m, peuvent être produites en plusieurs parties. Le processus de fabrication optimisé de Bornemann permet d’obtenir des surfaces de filetage d’une qualité équivalente à celle des filets rectifiés.