Questions fréquemment posées

La procédure de filetage à la volée mise au point par Bornemann est une procédure de fabrication enlevant des copeaux. Pendant cette procédure, une bague coupante dotée de disques uniformes effectue une rotation rapide autour d’une pièce tournant lentement dans le même sens. Les axes de rotation parallèles sont décalés les uns par rapport aux autres pendant le fonctionnement. Le décalage provoque une bonne formation de copeaux, ce qui favorise la dissipation de chaleur hors de la pièce et permet ainsi une fabrication très précise de composants de filetage.

Le pas de filetage est créé en inclinant l’anneau de tourbillon. On distingue le tourbillonnage extérieur du tourbillonnage intérieur. Lors du tourbillonnage extérieur, la partie coupante de l’anneau de tourbillon est dirigé vers l’intérieur, de sorte que la pièce est usinée sur sa partie externe. Les tiges filetées en sont un exemple. Lors du tourbillonnage intérieur, la partie coupante de l’outil est dirigée vers l’extérieur. L’outil rentre dans le trou de la pièce et usine celle-ci de l’intérieur. Le principe est le même. L’écrou est un exemple de pièce usinée par tourbillonnage intérieur.

Les principaux avantages des filetages usinés par tourbillonnage sont une meilleure lubrification, une précision élevée et des frais de fabrication relativement faibles pour de petites quantités de pièces.

Précision élevée

À l’inverse du filetage par roulage, le processus de fabrication mis au point par Bornemann permet d’atteindre un niveau de précision très élevé, notamment en ce qui concerne la précision du pas. Cela est lié au fait que la coupe est propre et régulière, ainsi qu’au fait qu’aucune tension n’est appliquée sur le matériau pendant le processus. La qualité de la surface des filetages de Bornemann est équivalente à celle des filetages rectifiés et permet d’obtenir des pas dont la précision est comprise entre 0,03 mm et 300 mm.

Meilleure lubrification

À l’inverse de la rotation, ce n’est pas un cercle qui est réalisé sur les tiges filetées de Bornemann, mais un polygone, dont les petits reliefs ne sont que de quelques micromètres comme sur une surface grattée. Cela améliore nettement la lubrification dans le filetage.

En effet, sur les flancs de filetage très lisses comme avec la technique des filetages roulés, le lubrifiant est extrait ou pressé plus ou moins rapidement par le mouvement et la pression superficielle exercés entre les surfaces de frottement.

Cela est différent sur les flancs de filetage de forme légèrement polygonale des tiges filetées de Bornemann : le lubrifiant se stocke dans des creux microscopiques qui sont quasiment utilisés comme des poches de graissage. Les filetages de Bornemann sont ainsi généralement mieux lubrifiés que les filetages roulés.

Une meilleure lubrification évite l’effet stick-slip et réduit la tendance au grippage du filetage.

Différents matériaux, diamètres et pas

Le processus de fabrication mis au point par Bornemann est une procédure très flexible pouvant être adaptée rapidement à la géométrie, la taille et la longueur du filetage souhaitées. Tous les types de matériaux usinables peuvent être utilisés, même les matériaux rares comme les alliages Hastelloy, Incolloy, Inconel, le monel, le titane, les aciers trempés, les plastiques ou les aciers antimagnétiques, qui peuvent tous être usinés sans problème.

Risque de microfissure plus faible

Dans le domaine des systèmes de levage, de plus en plus de clients demandent que des contrôles soient effectués sur les vérins de levage afin de vérifier l’absence de microfissures, et que seuls des matériaux ne présentant pas de risque de fissure soient utilisés.

Les filetages pouvant être pressés dans une forme spécifique par déformation à froid sont susceptibles d’écraser d’éventuelles microfissures dans le matériau et ainsi de les dissimuler. Ces fissures deviennent alors invisibles et ne peuvent pas être détectées selon les méthodes de contrôle classiques.

Dans le procédé de fabrication de Bornemann, les fibres du matériau sont découpées et aucune tension supplémentaire n’est appliquée sur le matériau pendant le processus. Il est ainsi toujours possible de réaliser par la suite un contrôle des fissures et ainsi exclure à 100 % les microfissures.

Les surfaces des tiges filetées de Bornemann sont comparables aux surfaces meulées ; il est donc possible d’obtenir des pas dont la précision est comprise entre 0,03 mm et 300 mm. À l’exception de l’onéreux processus de rectification de filetage, aucune autre procédure concurrente n’atteint un tel niveau de précision.

Outre la précision du pas, les tolérances admissibles lors de l’usinage final des tiges filetées et des écrous sont de l’ordre du centième.

La procédure de filetage par tourbillonnage optimisée par Bornemann convient particulièrement bien pour les filetages de précision ainsi que pour les filetages spéciaux dans des petites et moyennes quantités (< 5 000 pièces). La découpe des filetages spéciaux peut être réalisée de façon personnalisée et à prix abordable, alors que pour les filetages roulés, cela implique à l'inverse de construire des matrices de filetage très chères.

De plus, les filetages de Bornemann possèdent des poches de graissage. Celles-ci sont fabriquées pendant la fabrication grâce à une coupe intermittente. Cela crée une forme de polygone sur les flancs du filet, dans les creux duquel le lubrifiant se dépose et se stocke. Les filetages de Bornemann sont donc particulièrement bien adaptés pour les systèmes de levage lourd, car en cas de pression superficielle élevée, une lubrification constante est indispensable. De plus, les filetages de Bornemann sont moins susceptibles de provoquer un effet « stick-slip » du fait de leur meilleure lubrification.

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L’effet « stick-slip » est un mouvement saccadé, une situation où alternent constamment adhésion et glissement. Lorsqu’un système se trouve dans un état où il colle, puis glisse, cela peut être dû à l’effet stick-slip. Cela survient notamment à vitesse réduite, et lorsque le frottement statique est bien plus important que le frottement dynamique. Cela est similaire à un tremblement de terre, lorsque deux plaques se rencontrent et créent une force pour dépasser le frottement statique. Dès que le frottement statique est dépassé, le glissement nécessite moins de force. La force excédentaire est réduite sous forme de mouvement saccadé, de vibrations et du bruit ainsi généré.

Dans un système avec tige filetée et écrou, l’effet a des conséquences similaires. Au démarrage, le système émet une secousse et des vibrations peuvent survenir, ce qui, avec un corps de résonance en présence, provoque un bruit désagréable voire grinçant. Une porte qui grince souffre également de l’effet « stick-slip ». Cet effet est peu souhaitable car il perturbe les mouvements et augmente l’usure. Dans les cas extrêmes, cet effet peut également provoquer une soudure à froid de tout le système.

L’effet « stick-slip » survient la plupart du temps lorsque le frottement statique est bien plus important que le frottement dynamique. Pour éviter cet effet, il convient donc de réduire le frottement statique. Si l’on observe la formule du frottement statique:
FH = µH x FN
FH = force de frottement par adhérence ou frottement statique
µ= coefficient de frottement statique
FN = force normale

Le frottement statique est le produit de la force normale et du coefficient de frottement statique. La force normale est la force s’exerçant verticalement sur les flancs du filet ; elle est calculée à partir du poids et de la charge (forces en présence dans le filetage). Celle-ci ne doit pas, dans la mesure du possible, être modifiée.

Le coefficient de frottement statique indique le niveau d’adhérence ou de glissement d’une surface. Le meilleur moyen consiste à diminuer cette valeur. Cela est obtenu en lubrifiant simplement les flancs du filet.

Sur les tiges filetées de Bornemann, cela est réalisé de façon simple grâce à la présence de poches de graissage qui permettent une lubrification constante.

On parle de « grippage » ou d’« usure adhésive » de filetages lorsque l’écrou et la tige se soudent et se séparent de façon répétée en raison d’un manque de lubrification. Cet effet survient souvent sur les composants de filetage tribologiques très sollicités, lorsque le film lubrifiant a disparu.

Cela peut avoir pour conséquence une soudure à froid ou une soudure par pression à froid. Il est très difficile, voire impossible, de séparer des filetages ainsi grippés ou soudés à froid. Même lorsqu’un filetage grippé a pu être séparé, les flancs porteurs sont souvent tellement endommagés qu’ils sont inutilisables et doivent être entièrement changés.

Des flancs trop rugueux sont susceptibles de se corroder et de générer une force d’adhérence importante qui favorise le grippage. Un pas de filetage n’étant pas ébavuré proprement, ou un pas n’étant pas régulier, peut aboutir à ce que le filetage se coince et donc se grippe ou se soude à froid.

De même, une surface trop lisse peut conduire à ce que les flancs du filet se collent les uns aux autres, comme deux plaques de verre pressées l’une contre l’autre. Pour les filetages ayant des surfaces de contact très lisses, le lubrifiant est tellement pressé qu’il n’y a plus aucun film lubrifiant entre les parties en frottement. Au niveau atomique, de très nombreux atomes de métal sont en contact au niveau des interfaces. C’est notamment lorsque ces interfaces sont sous pression que des réseaux d’atomes stables se forment, lesquels ne peuvent plus être séparés les uns des autres sans être détruits. On parle également dans ce cas de soudure par pression à froid.

Les filetages ayant été fabriqués par un procédé de roulage ont ainsi tendance à présenter des surfaces très lisses, et donc à être plus souvent grippés que les filetages de précision de Bornemann.

Une autre cause réside dans la différence de dureté insuffisante entre la tige et l’écrou.

En cas de températures très élevées, il peut arriver que les pièces se soudent en raison d’une mauvaise lubrification et de forces élevées.

Résumé des causes du grippage de filetages:

• mauvaise lubrification / disparition du film de lubrification
• mauvaise combinaison de matériaux
• charge importante (pression superficielle élevée dans le filetage)
• températures élevées

L’encrassement des tiges filetées est souvent à l’origine de pannes graves. De toutes petites particules agissent comme du papier abrasif et provoquent une usure importante, voire conduisent à des blocages de tout le système de tige et d’écrou. Cela est notamment le cas lorsqu’aucun soufflet n’est pas utilisé pour protéger la tige filetée.

Afin d’identifier le plus rapidement possible le problème en cas de panne, il est recommandé de toujours procéder à une analyse du lubrifiant afin d’exclure que l’encrassement soit la cause du problème.

Nous pouvons faire parvenir à nos clients un kit d’analyse permettant de prélever un échantillon. À partir de cet échantillon, toutes les particules de fer sont analysées quant à leur teneur en eau, additifs et saletés, et nos clients reçoivent ensuite un rapport détaillé sous quelques jours, ainsi que des recommandations.

Elles sont comprises entre 6 000 et 7 500 mm en une seule partie. Il est parfois possible d’obtenir des laminages spéciaux allant jusqu’à 12 000 mm. Sinon, nous pouvons aussi fabriquer des tiges en plusieurs parties. Celles-ci sont ensuite goupillées, vissées et collées. La plus longue tige que nous ayons jamais construite faisait plus de 80 000 mm de long.

Nous pouvons fabriquer des filetages avec un diamètre maximal d’env. Ø 450 mm. Le diamètre maximal varie également selon la disponibilité des matériaux et le contour extérieur de la tige filetée.

Comme nous possédons notre propre dispositif de tourbillonnage, nous avons la possibilité de fabriquer des écrous filetés extrêmement longs ainsi que des filetages intérieurs extrêmement abrupts. Nous pouvons ainsi fabriquer des filetages intérieurs d’une longueur allant jusqu’à 2 500 mm.

La précision du pas d’une tige filetée définit le but dans lequel elle pourra être utilisée. Plus la précision du pas est élevée, plus l’application sera précise.

Nos tiges filetées garantissent une précision de pas entre 0,03 mm et 300 mm. Nos filetages de précision conviennent donc particulièrement bien aux applications nécessitant un niveau de précision élevé pour le positionnement et une longue durée de vie.

Les poches de graissage insérées volontairement lors du processus de fabrication de Bornemann permettent de bien stocker et de répartir le lubrifiant. Dans les systèmes de levage lourd, une bonne lubrification est très importante car il peut arriver que la tige se soude à l’écrou en cas de très grande pression superficielle. Du fait de la présence de poches de graissage, la tige filetée ne se vide pas complètement de lubrifiant. De plus, cela réduit largement le risque de voir survenir l’effet stick-slip, dont les conséquences peuvent être très graves avec de telles charges.

Une bonne lubrification permet souvent de concevoir un entraînement de tige filetée dans un format plus petit, car la force de maintien à surmonter est alors significativement réduite grâce à la lubrification.

Beaucoup de nos machines et de nos outils ont été développés et construits en interne spécialement pour la fabrication de profils de filetage spéciaux. Grâce à ce parc de machines incroyablement flexible, nous pouvons fabriquer tous les profils de filetage connus à ce jour. Parmi ceux-ci figurent notamment les filets trapézoïdaux, les filetages d’artillerie, les filetages ACME, les vis à pas fin, les filetages métriques, les vis à pas rapide, les vis à filet rond, les filetages triangulaires, les vis de trancannage, les roues et vis sans fin ainsi que bien sûr les écrous filetés correspondants. De plus, nous pouvons également fabriquer des angles d’ouverture de filet personnalisés selon les besoins du client pour une application spécifique.

Les filetages ACME présentent un angle d’ouverture de filet de 29° et sont principalement utilisés sur le territoire nord-américain. En Europe, c’est le filet trapézoïdal correspondant à la norme DIN 103 et un angle d’ouverture de filet de 30°qui s’est imposé. Les deux filetages sont autobloquants.

La durée de vie d’une tige filetée varie selon son contexte d’application, son utilisation, sa combinaison de matériaux, la lubrification et d’autres facteurs externes.

Pour la plupart des composants utilisés dans la construction mécanique, on détermine la résistance à la fatigue (= casse) pour calculer la durée de vie, mais pour calculer la durée de vie des vis trapézoïdales, c’est l’usure qui joue un rôle majeur. La tribologie / usure est ici grandement influencée par la lubrification et la température (= facteurs externes) ; les forces de frottement ne peuvent donc à l’heure actuelle, et c’est surprenant, pas encore être calculées ou prévues de façon exacte.

C’est pourquoi il est nécessaire de reproduire l’usure par des tests réels. Nous avons pour cela développé une méthode permettant de reproduire l’usure de plusieurs années en quelques semaines seulement. Il nous est également possible de comparer plusieurs types de filetages et lubrifiants entre eux en fonction des besoins du client, et ainsi déterminer la meilleure solution. Vous trouverez plus de détails à ce sujet sur: www.youtube.com/watch?v=nAz_4hwC_G0.

Les vis de bobine à pas inversé ou les vis de trancannage à sens unique de rotation sont par ex. utilisées pour enrouler les câbles de grues de construction, de gros treuils offshore, ou pour bobiner la laine dans la production textile. Que vous ayez besoin de filets et de vis de très grande ou de très petite taille, nous pouvons fabriquer des vis de trancannage en nous basant sur vos tracés techniques, et ce dans tout type de matériau usinable et même si les tailles sont hors normes.

Sur un filetage à pas multiple se trouvent plusieurs filets parallèles placés de façon décalée les uns par rapport aux autres. Le nombre de filetages correspond au nombre de pas. Le nombre plus important de filets entraînés permet d’obtenir une meilleure répartition de la force.

De plus, il est possible d’obtenir une course axiale plus grande. Pour les filetages à pas multiples, on parle également souvent de vis à pas rapide. Les tiges filetées à pas rapide transforment un mouvement radial faible en un mouvement axial le plus grand possible.

Lien vers la vidéo https://www.youtube.com/watch?v=qiAlDcD8s9Q&t=15s.