Calcul arrachement de filet - effort en traction

  • Auteur de la discussion Chipotte88
  • Date de début
A

Alex31

Compagnon
Ils ont changé le refroidisseur, et l'actuel génère une pression de 1.6 bars.

Tu pourrais peut être trouver un réducteur de pression, qui ne réduirai pas le débit

exemple 0.5bars
1623763833517.png
 
G

gerard crochon

Compagnon
salut , je ne vois pas ma sugestion, faire le couvercle plus épais en 5mm ?? ça devrait moins déformer ou avoir un couvercle avec des raidisseurs?
 
C

Chipotte88

Compagnon
Tu pourrais peut être trouver un réducteur de pression, qui ne réduirai pas le débit

exemple 0.5bars
C'est une idée qui m'a traversé l'esprit mais comment peut-on s'assurer qu'il n'y a pas de réduction de débit ?

salut , je ne vois pas ma sugestion, faire le couvercle plus épais en 5mm ?? ça devrait moins déformer ou avoir un couvercle avec des raidisseurs?
Comme dit précédemment, la conception du boîtier fait en sorte qu'il n'y a pas beaucoup de possibilités qui s'offrent à nous pour résoudre ce problème.
 
B

Beber70

Compagnon
C'est une idée qui m'a traversé l'esprit mais comment peut-on s'assurer qu'il n'y a pas de réduction de débit ?
Bonjour,
C'est dans la définition de l'appareil que tu vas choisir et un débimetre derrière te le confirmera au besoin. Et la solution du pauvre mais toujours valable tu fais cracher le tuyau dans un seau et tu mesures le temps....
 
P

perx39

Nouveau
Bonjour tout le monde.
Je ne savais pas trop où faire ma demande, je pose ça là en espérant que ça ne pose pas de problème.

Quelqu'un aurait-il la méthode pour calculer l'effort en traction maximal qui peut être exercé sur une vis avant arrachement du filet ?
Je me suis servi de ce lien mais je suis totalement dans les choux, je dois passer à coté de quelque chose : Lien

Données :

Vis : M3*0.5 classe 8.8
Vissée dans aluminium 7075
Profondeur de prise : 10mm
Effort en traction uniquement

En vous remerciant :wink:

Bonjour,

Pour ceux qui veulent tout savoir sur l'arrachement des filets vous aurez tout ce dont vous avez besoin sur cette page de blog.

Il existe une application sur Playstore et Appstore appelée Calcul Arrachement Filetage qui vous permet de vérifier qu'il n'y a pas de risque d'arrachement de filets pour votre assemblage avec taraudage. Vous avez besoin de renseigner les paramètres suivants (qui sont donc les paramètres influents sur la résistance) :
- diamètre et pas du filetage
- tolérances du filetage de la vis (par défaut 6g6g) et du taraudage (par défaut 6H6H)
- classe de qualité de la vis
- résistance maximale à la traction du matériau du taraudage
- longueur de filets en prise dans le taraudage
- minimum de matière autour du taraudage (distance minimale entre l'axe du taraudage et le bord de la pièce, comme le surplat d'un écrou)

Ces calculs sont réalisés conformément à la norme NF E 25030-2 qui est la norme de référence pour les concepteurs d'assemblages vissés.

En espérant que cela serve à la communauté des usineurs :-D
 
D

Darback

Apprenti
L'effort d'arrachement est difficile à approcher car toutes les théories linéaires (matériau, contact ...) sont inopérantes.
A forte déformation, la géométrie n'est plus la même et demande de réitéré les calculs sur le profil déformé.

En bureau d'étude, on se contente de travailler par rapport à limite élastique avec un coefficient de sécurité. La rupture, en général, on veut la garder à distance raisonnable.

A la limite élastique (à 100% et pas 80% comme dans les docs), et pour donner des ordres de grandeurs, avec les hypothèses suivantes :

Frottement filet et tête : 0,15
Rp0,2 Vis classe 8.8 : 640 MPa
Rp0,2 carter : 500 MPa (sur Alu 7075 fonction de l'état métallurgique et du taux de corroyage, donc à titre d'exemple).
Implantation 2D : 4.5 mm (1,5 d)

Couple de serrage : 1,5 N.m
Effort limite du noyau vis M3 : 2400 N

Couple de serrage : 4,3 N.m
Effort limite filet carter en d2 (diamètre sur flanc) : 7000 N (presque 3 fois plus).

Couple de serrage : 1,6 N.m
Effort Limite avec surcharge de 30% sur 1er filet taraudage : 2590 N (d'où le fait qu'il faut prendre 1,5 d dans alliage léger).

Attention, on ne parle ici que du couple de serrage de la vis et pas de l'effort possible à exercer sur l'assemblage qui est encore différent car fonction de la géométrie des pièces et de leur raideur. Des pièces souples se déforment plus et introduisent un supplément d'effort et de moment dans la vis. Au contraire, des pièces rigides préservent les éléments de fixation. L'idéal en fatigue est d'ailleurs une vis souple dans un assemblage rigide.

Comme évoqué, la répartition des efforts dans les filets n'est pas homogène. Les premiers filets sont plus chargés et la répartition est fonction des modules d'Young des matériaux en présence, des frottements, des jeux ... Chaque cas est un cas particulier.

Perso, depuis deux décennies le prend arbitrairement 30%. Pour l'instant ça m'a bien réussi, mais demain qui sait ?

En complément de la NF E 25030-2, les parutions de Jean GUILLOT dans les techniques de l’ingénieur sont biens pour ceux qui veulent s'intéresser au sujet méconnu des assemblages visés.

Sinon pour tous les jours : Couple de serrage standard
 
P

perx39

Nouveau
L'effort d'arrachement est difficile à approcher car toutes les théories linéaires (matériau, contact ...) sont inopérantes.
A forte déformation, la géométrie n'est plus la même et demande de réitéré les calculs sur le profil déformé.

En bureau d'étude, on se contente de travailler par rapport à limite élastique avec un coefficient de sécurité. La rupture, en général, on veut la garder à distance raisonnable.

A la limite élastique (à 100% et pas 80% comme dans les docs), et pour donner des ordres de grandeurs, avec les hypothèses suivantes :

Frottement filet et tête : 0,15
Rp0,2 Vis classe 8.8 : 640 MPa
Rp0,2 carter : 500 MPa (sur Alu 7075 fonction de l'état métallurgique et du taux de corroyage, donc à titre d'exemple).
Implantation 2D : 4.5 mm (1,5 d)

Couple de serrage : 1,5 N.m
Effort limite du noyau vis M3 : 2400 N

Couple de serrage : 4,3 N.m
Effort limite filet carter en d2 (diamètre sur flanc) : 7000 N (presque 3 fois plus).

Couple de serrage : 1,6 N.m
Effort Limite avec surcharge de 30% sur 1er filet taraudage : 2590 N (d'où le fait qu'il faut prendre 1,5 d dans alliage léger).

Attention, on ne parle ici que du couple de serrage de la vis et pas de l'effort possible à exercer sur l'assemblage qui est encore différent car fonction de la géométrie des pièces et de leur raideur. Des pièces souples se déforment plus et introduisent un supplément d'effort et de moment dans la vis. Au contraire, des pièces rigides préservent les éléments de fixation. L'idéal en fatigue est d'ailleurs une vis souple dans un assemblage rigide.

Comme évoqué, la répartition des efforts dans les filets n'est pas homogène. Les premiers filets sont plus chargés et la répartition est fonction des modules d'Young des matériaux en présence, des frottements, des jeux ... Chaque cas est un cas particulier.

Perso, depuis deux décennies le prend arbitrairement 30%. Pour l'instant ça m'a bien réussi, mais demain qui sait ?

En complément de la NF E 25030-2, les parutions de Jean GUILLOT dans les techniques de l’ingénieur sont biens pour ceux qui veulent s'intéresser au sujet méconnu des assemblages visés.

Sinon pour tous les jours : Couple de serrage standard
Si l'on parle d'arrachement de filets la modèle décrit dans la norme NF E 25030-2 est tout à fait adapté.
Il dérive des travaux d'Alexander E.M. et son modèle a été utilisé pour dimensionner les écrous ISO (hauteur, résistance et cote surplat) : et ces écrous sont dimensionnés pour emmener une vis de classe associée à rupture (striction de la partie filetée tendue) avant d'avoir de l'arrachement de filets.
Il intègre des coefficients qui sont empiriques (coefficients de dilatation, facteur de flexion des filets) et adaptés aux matériaux métalliques en particulier l'acier au carbone comme pour les écrous ISO. Ce modèle montre toutefois des bons résultats pour les matériaux métalliques.

Effectivement, la répartition d'un point de vue élastique n'est pas homogène et le premier filet "encaisse" de l'ordre de 30% de l'effort.
Toutefois le calcul de l'arrachement de filets se fait au critère de rupture. La surcharge sur le premier filet est "effacée" par sa plastification, en fait quand le premier filet plastifie les suivants reprennent la charge si bien qu'on considère la tenue de l'ensemble par rapport au critère de rupture.
La future révision de la norme NF E 25030-1 devrait intégrer des abaques pour la hauteur de filets en prise ce qui facilitera la vie aux concepteurs.

Pour le calcul du couple de serrage je vous recommande l'application (gratuite) : Torque Tightening développée par le pôle Assemblage du Cetim.

+1 pour les parutions de Jean Guillot dans les techniques de l'ingénieur pour comprendre les assemblages vissés
 
D

Darback

Apprenti
@perx39 :

J'ai appliqué les versions 2014 de E25-030 et lors d'essais et dès qu'on plastifiait c'était pas vraiment concluant :smt022

Idem pour les prédictions sur des filetages STUB ACME pour des tubes pétroliers, les ruptures calculées étaient sous-estimées, surtout avec des matériaux plutôt ductiles.

Après, je suis d'accord avec toi ; pour de l'arrachement on calcule à la rupture par rapport au Rm.
C'est mon côté prudent qui me limite au domaine élastique en conception.

Faut pas oublier aussi que le Rm est déterminé en traction et l'arrachement du filet c'est du cisaillement en grande partie et de la flexion par dessus en fonction du jeu. Quid du ratio retenu entre Rm Traction et Cisaillement (0,6 ; 0,7 ....).

La comparaison entre un critère uni axial avec un état de contrainte 3d engendre de facto une incertitude, sans parler de l'incertitude sur le Rm min max normalisé qui met aussi la grouille dans l'analyse des résultats.

Pour être précis il faut travailler en élasto-plastique jusque à la rupture sur un matériaux parfaitement caractérisé = chaud !

Et comme tu t'en doutes les calculs purement analytiques ne le permettent pas. Donc on passe en éléments finis et on recale pour les éléments standards tant bien que mal avec une perte de précision dans la prédiction pour les éléments un peu bâtards.

A l'heure actuelle, ma position est que les grandes théories se heurtent à une état de fait : les coefficients de frottement ne sont pas constants avec la pression de contact et ils varient beaucoup trop pour discriminer les théories entre elles.

Exemple : sur 6 modèles analytiques pour la relation précharge couple, l'écart entre les résultats extrêmes est de 2%. Sur un essai de 5 serrages sucessifs sur un boulon instrumenté et lubrifié au MoS2 solide (en poudre sèche, pas d'aérosol) la dispersion de la précharge était à presque 10%, des fois plus, (lustrage du MoS2 avec rendement optimal sur 2ième serrage puis dispersion du produit par fluage du film solide).

J'ai eu la chance d'être un élève de Guillot ; promo 98. Il était vraiment super !

Je vais suivre ton conseil et regarder l'appli du Cetim, merci pour l'information :smt023
 
P

perx39

Nouveau
@perx39 :

J'ai appliqué les versions 2014 de E25-030 et lors d'essais et dès qu'on plastifiait c'était pas vraiment concluant :smt022

Idem pour les prédictions sur des filetages STUB ACME pour des tubes pétroliers, les ruptures calculées étaient sous-estimées, surtout avec des matériaux plutôt ductiles.

Après, je suis d'accord avec toi ; pour de l'arrachement on calcule à la rupture par rapport au Rm.
C'est mon côté prudent qui me limite au domaine élastique en conception.

Faut pas oublier aussi que le Rm est déterminé en traction et l'arrachement du filet c'est du cisaillement en grande partie et de la flexion par dessus en fonction du jeu. Quid du ratio retenu entre Rm Traction et Cisaillement (0,6 ; 0,7 ....).

La comparaison entre un critère uni axial avec un état de contrainte 3d engendre de facto une incertitude, sans parler de l'incertitude sur le Rm min max normalisé qui met aussi la grouille dans l'analyse des résultats.

Pour être précis il faut travailler en élasto-plastique jusque à la rupture sur un matériaux parfaitement caractérisé = chaud !

Et comme tu t'en doutes les calculs purement analytiques ne le permettent pas. Donc on passe en éléments finis et on recale pour les éléments standards tant bien que mal avec une perte de précision dans la prédiction pour les éléments un peu bâtards.

A l'heure actuelle, ma position est que les grandes théories se heurtent à une état de fait : les coefficients de frottement ne sont pas constants avec la pression de contact et ils varient beaucoup trop pour discriminer les théories entre elles.

Exemple : sur 6 modèles analytiques pour la relation précharge couple, l'écart entre les résultats extrêmes est de 2%. Sur un essai de 5 serrages sucessifs sur un boulon instrumenté et lubrifié au MoS2 solide (en poudre sèche, pas d'aérosol) la dispersion de la précharge était à presque 10%, des fois plus, (lustrage du MoS2 avec rendement optimal sur 2ième serrage puis dispersion du produit par fluage du film solide).

J'ai eu la chance d'être un élève de Guillot ; promo 98. Il était vraiment super !

Je vais suivre ton conseil et regarder l'appli du Cetim, merci pour l'information :smt023
Les modèles analytiques ont leurs avantages et leurs limites, il convient de bien connaître les limites de validité et bien souvent une validation physique s'impose (comme pour tous les calculs critiques et les paramètres d'ordre 1 dans la tenue : les frottements au serrage, les coefficients d'adhérence aux interfaces...). Pour les matériaux plus souples que l'acier, les écarts peuvent effectivement venir des coefficients de dilatation et flexion. Il faudrait recaler le modèle.

Au moins les modèles analytiques ont l'avantage de ne pas être des boîtes noires et même si certains coefficients sont empiriques, on visualise les paramètres et leur importance :-D

D'expérience le modèle est plutôt sécuritaire, on peut même l'appliquer aux inserts filetés type hélicoïl en faisant un double modèle.

Et oui, les coefficients de frottements peuvent évoluer avec la pression et les changements de contacts, les relations couple tension sur certains types d'écrous qui se déforment peuvent le montrer (écrous aéro...).

Frottement, Contact, Pression... sont des éternels sujets d'interrogation quand on parle d'assemblage vissé :mrgreen:

Tu as eu de la chance d'avoir été son élève :-D
J'ai été formaté pendant plusieurs années par l'un des docteurs formé par J. Guillot...
 
M

mafi

Nouveau
Bonjour,

Je recherche une formule de calcul permettant de déterminer le point auquel il y aura un risque d'arrachement des filets de ma pièce. Ma vis est en acier inoxydable A2, et le matériau de la pièce est de l'aluminium 6060. Malgré mes efforts de compréhension sur le site, je n'arrive pas à obtenir les résultats souhaités.
J'aimerais déterminer la force maximale de serrage avant tout risque d'arrachement des filets, ainsi que la force d'arrachement admissible pour ma vis. La vis en question a un pas de 1.3, avec des dimensions d1=2.64, d=3.9, d2=3.27. Il s'agit d'une vis à tête fraisée ayant un diamètre extérieur d'appui de 7.5 mm et un diamètre intérieur de 5 mm.
 
D

Darback

Apprenti
Bonjour Mafi,
Les dimensions que ton taraudage ne semblent pas isométriques ...
Attention car nombre de formules sont destinées à des filetages "standards" iso.
A plus
 
M

mafi

Nouveau
Bonjour Mafi,
Les dimensions que ton taraudage ne semblent pas isométriques ...
Attention car nombre de formules sont destinées à des filetages "standards" iso.
A plus
Merci de ta réponse
En effet, la vis que j'utilise appartient à la catégorie des vis "Tôle" avec un filetage de type ST 3.9, conforme à la norme ISO 1478.
Est-il possible d'effectuer des calculs pour un type de vis similaire, étant donné que l'angle du filetage est identique?
Ou du moins s'en rapprocher ?
 
D

Darback

Apprenti
Le profil du filetage ST selon la ISO 1478 est très différent de l’isométrique classique :

1706261882602.png

A pas identique, la partie cylindrique en fond de filet modifie de facto la hauteur du filet en prise et donc changent les hypothèses sur les sections cisaillées par rapport aux filetages habituels. De plus, il s'agit qu'un système d'auto-taraudage / auto-formeur. La tôle est le siège de contraintes internes induites par la mise en forme plastique qui rend la prédiction calculs très hasardeuse ...

Quelques infos sur les Ø perçage en fonction des propriétés mécaniques de la tôle : Infos sur vis tôle ISO 1478

Rares vont être ceux qui vont s'aventurer à avancer un effort de cisaillement en engageant leur réputation :siffle:

Pour ce type d'application, les essais restent le moyen le plus sûr de ne pas se rendre les pieds dans le tapis :tinostar:

Certes, certains y ont travaillé très sérieusement, mais je ne sais pas si leurs travaux te permettront d'apporter une réponse rapide et fiable à ta question : Thèse étude du processus de vissage par vis autoformeuse

Désolé de ne pouvoir te faire un retour plus positif à ta demande, mais peut-être que d'autres membres auront plus de retour d'expérience sur ce type de filetage par déformation.

Bon courage et bonne continuation dans ta recherche :smt039
 
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