Prêts à être installés et très résistants
La société Bornemann-Gewindetechnik produit depuis plus de 25 ans des vis et des écrous filetés pour presque toutes les branches de l’industrie. L’activité principale de l’entreprise est la fabrication de vis trapézoïdales prêtes au montage, composées de vis et de jeux d’écrous pour les installations de levage pour charges lourdes, telles qu’elles sont utilisées dans le domaine des installations de levage pour véhicules ferroviaires, dans la construction de théâtres et de scènes et dans la construction de machines spéciales.
Pour les vérins à vis qui atteignent une pression de surface de plus de 20 newtons par millimètre carré sous forte charge et qui fonctionnent à des vitesses périphériques très faibles, une lubrification constante des flancs porteurs des profils de filetage est absolument nécessaire. En effet, une lubrification insuffisante entraîne une usure accrue, un développement thermique excessif et également l’effet indésirable de stick-slip.
Effet stick-slip
L’effet stick-slip (de l’anglais : stick adhère et slip glisse), également appelé effet de glissement par adhérence, décrit le glissement par à-coups de corps solides en mouvement les uns par rapport aux autres. Cet effet se produit toujours lorsque le frottement d’adhérence est plus important que le frottement de glissement. Selon le système tribologique, cela entraîne l’excitation de vibrations qui sont émises sous forme de bruit par une surface résonnante. L’effet disparaît généralement dès que les partenaires de friction sont séparés par un lubrifiant ou un produit intermédiaire. L’effet stick-slip est généralement indésirable dans les applications techniques. Des influences négatives dues à cet effet peuvent être observées entre autres sur les roulements, les guidages dans la technique linéaire ou sur les broches filetées dans la technique de levage. Des bruits tels que le grincement d’une porte, le grincement des chemins de fer dans les virages ainsi que le cliquetis des essuie-glaces sur les vitres des voitures sont des conséquences généralement connues de cet effet.
Ralph Wuertele, Manager Application Engineering chez Klüber Lubrication : « Dans les installations de levage de charges lourdes en particulier, des lubrifiants inadaptés peuvent facilement conduire à des états de lubrification insuffisante qui provoquent une usure accrue et donc une défaillance prématurée de l’installation ». Souvent, la raison des pannes est aussi liée à la conception même des broches. L’absence de poches de lubrification sur le flanc porteur du profilé fileté empêche le lubrifiant appliqué de rester lorsque les profilés d’écrou glissent sur la vis avec une charge de surface élevée. Soit le lubrifiant est pressé par le flanc, soit il est poussé devant l’écrou. Dans les deux cas, il se produit un arrachement du film lubrifiant qui, au début, provoque une augmentation de la température et un effet stick-slip avec parfois des bruits assourdissants, et qui peut ensuite entraîner la destruction du filetage.
Tourner, rouler ou tourbillonner ?
Les vis à filetage peuvent être fabriquées selon différents procédés. Le tournage et le fraisage de filets sont des procédés qui, pour des raisons économiques, ne sont plus guère utilisés pour les vis d’entraînement mentionnées.Le roulage ou le laminage de filets consiste à fabriquer des vis d’entraînement par déformation à froid sans enlèvement de copeaux. Ce procédé de fabrication est tout à fait économique, mais, en raison des coûts d’outillage et d’installation très élevés, il n’est généralement applicable qu’aux grandes séries. De plus, les broches filetées roulées favorisent la rupture du film lubrifiant en raison de la surface absolument nue des flancs de filet. Le filet trapézoïdal fabriqué par roulage a une qualité de surface de flanc trop élevée en raison du processus de déformation lors du polissage par estampage ou du polissage à la presse, dans lequel il manque également des poches de lubrification. Cela peut entraîner l’effet stick-slip mentionné plus haut ou la rupture du film lubrifiant entre la vis et l’écrou.
L’argument souvent avancé d’une durée de vie plus longue des vis roulées ne peut pas non plus être confirmé. Cette preuve a été apportée par la société Wirths-Werres lors d’un test d’endurance. « Même après de nombreuses heures de fonctionnement, les broches filetées roulées ne présentaient que des traces d’usure minimes », a expliqué Christian Zahn, technicien de construction chez Wirths-Werres. Selon Christian Zahn, les tensions créées dans le matériau par le procédé de roulage entraînent également souvent des retouches coûteuses. Dans le cas du procédé de tourbillonnage, l’outil de tourbillonnage pour la fabrication de filets de broche se compose d’un anneau de tourbillonnage entraîné avec un jeu d’outils profilés. Il travaille en coupe dite enveloppante, car la pièce tourne à l’intérieur de cet anneau d’outils pendant l’usinage.
La coupe enveloppante commence au niveau du diamètre extérieur avec une épaisseur et une profondeur de copeau de 0 et augmente continuellement jusqu’à l’épaisseur et la profondeur de copeau ou de filetage calculées, puis sort à nouveau de la pièce à 0. On obtient ainsi une coupe très douce avec une surface très lisse. Comme un jeu d’outils se compose de plusieurs arêtes de coupe individuelles qui travaillent successivement en coupe interrompue, il se produit entre les coupes des interruptions microscopiques dans la surface de la pièce à usiner, qui créent des facettes concaves de type polygonal dans la zone E, les poches de lubrification.
Ces poches de lubrification assurent les bonnes propriétés du film lubrifiant des vis à filetage tourbillonné, car dans les vallées des polygones, le lubrifiant n’est pas touché ni déplacé par les charges de surface élevées des flancs porteurs des profils de filetage. En conclusion de la comparaison des procédés de fabrication, on constate que le roulage et la rectification des profils de filetage sont certes des procédés de fabrication modernes et recommandables pour de nombreux cas d’utilisation, mais que pour l’utilisation de vis trapézoïdales pour des installations à vis de levage, on devrait préférer le procédé de tourbillonnage utilisé par Bornemann Gewindetechnik.