Pourquoi les filetages des charnières moulées sous pression s'abîment-ils lors du montage ?

Vérifier quel thread ou quelle interface a effectivement échoué

La vis peut tourner sans exercer de force de serrage, mais ce phénomène ne prouve pas que le filetage interne moulé sous pression se soit abîmé. Conservez les composants défectueux et déterminez quelle surface a subi une altération.

Conservez ensemble la vis défectueuse, la charnière, la rondelle et le dossier de montage. Le nettoyage de la vis avant de consigner les traces de matière moulée transférées peut faire disparaître les meilleurs indices de cisaillement du filetage. Notez le type de tournevis utilisé, le couple de serrage, le lot de la fixation, le lubrifiant ou le frein-filet utilisé, la longueur de la vis, le nombre de montages précédents, ainsi que si la vis a atteint le fond du trou.

Si le filetage endommagé se trouve sur le panneau de porte ou le châssis de l'équipement plutôt que sur la pièce moulée de la charnière, consultez le guide séparé pour plaques de fixation des charnières et renforts de cadre. Cette page traite du retrait du substrat, de la déformation des panneaux minces et du choix de la plaque d'appui.

La longueur d'engagement effective du filetage n'est pas la même chose que la profondeur du trou

Un trou borgne peut sembler suffisamment profond sur le plan, tout en offrant une longueur d'engagement utile bien moindre. Le pas de la vis, les filets inférieurs incomplets, le faux-rond du taraud, la fraise conique, le revêtement, les débris et le jeu nécessaire au fond réduisent tous la longueur qui supporte effectivement la charge.

À titre d'analyse préliminaire, la surface de cisaillement du filetage intérieur augmente avec la circonférence effective en prise et la longueur d'engagement. La relation simplifiée est la suivante :

Cette relation explique pourquoi la profondeur nominale du trou ne suffit pas à elle seule. Un trou plus long n'améliore pas la résistance lorsque cette longueur supplémentaire comporte des filets incomplets ou que la vis n'atteint pas cette partie. À l'inverse, augmenter la profondeur d'engagement sans renforcer le support du bossage peut déplacer la rupture vers la paroi du bossage ou la pièce moulée environnante.

Le couple de serrage génère une force de serrage par frottement

Le serrage génère un couple, mais le filetage cède sous l'effet des charges de contact axiales et locales produites par ce couple. Seule une partie du couple appliqué se transforme en précontrainte utile. Le reste est absorbé par le frottement au niveau des filets et sous la tête de vis ou la rondelle.

Une relation préliminaire courante est la suivante :

C'est pourquoi un couple qui convenait à une vis zinguée à sec peut entraîner une surcharge du même filetage moulé lorsque la fixation est lubrifiée ou dotée d'un revêtement différent. Un frottement plus faible peut générer une précharge plus élevée pour un même couple indiqué. À l'inverse, un frottement plus élevé peut entraîner le problème inverse : la visseuse atteint son couple de serrage avant qu'une force de serrage suffisante ne soit atteinte.

ISO 16047 spécifie les conditions d'essai de couple et de force de serrage des fixations filetées et des pièces associées. Elle aide à définir la manière dont le couple et la force de serrage sont mesurés, mais elle ne fournit pas de couple de montage unique et correct pour un bossage de charnière moulé sous pression, ne définit pas la porosité acceptable du moulage et ne prouve pas qu'un joint de charnière spécifique est adapté à la production. Ces limites restent propres à chaque projet.

La géométrie du mandrin détermine si le filetage est pris en charge

Un filetage peut présenter un engagement suffisant sur le papier et pourtant se dégrader, car le bossage environnant n'est pas en mesure de le soutenir. Le diamètre extérieur du bossage, l'épaisseur de paroi, le congé, la distance par rapport à un bord libre, la liaison par nervure et la section locale de la pièce moulée déterminent la manière dont la charge exercée sur le filetage se répercute sur le corps de la charnière.

Parmi les défauts géométriques courants, on peut citer un bossage étroit qui se dilate ou se fissure lors du serrage, un filetage placé trop près d’un bord, une transition brusque entre le bossage et le corps, un filetage profond entouré d’une paroi mince, ou encore un bossage relié au vantail de la charnière par une section plate non soutenue. Les sièges de vis à tête fraisée peuvent constituer une source de défaillance supplémentaire, car la tête conique génère une expansion radiale en plus de la force de serrage axiale.

La conception optimale d'un boss dépend du matériau utilisé. Les pièces moulées en zinc et en aluminium présentent des différences en termes de propriétés de l'alliage, de comportement au moulage, de capacité à reproduire des détails fins, de réponse thermique et de géométrie requise au niveau des filetages. Ces compromis généraux relèvent du domaine de la Guide sur les charnières moulées sous pression en alliage de zinc et en alliage d'aluminium.

Les défauts de moulage et de taraudage peuvent réduire la longueur de filetage disponible

Le dessin peut être correct, mais le bossage obtenu ne l'est pas forcément. Les pores dus au moulage sous pression, les défauts de soudure à froid, les vides liés au retrait, les films d'oxyde, les inclusions locales, les déviations de perçage, les tarauds usés, une profondeur de taraudage incorrecte, les copeaux et les filets de guidage endommagés peuvent réduire la quantité de matière saine capable de supporter la charge de la vis.

Porosité au niveau de la racine du filetage

La surface externe visible ne permet pas de déterminer l'état interne autour du trou taraudé. La porosité qui traverse la racine du filetage réduit la ligne de cisaillement continue et peut entraîner une surface de rupture irrégulière. Lorsque les défauts se regroupent par cavité, par lot, par emplacement de bossage ou par lot d'usinage, une coupe transversale ou une autre méthode d'inspection interne approuvée dans le cadre du projet peut se justifier.

Alignement du perçage et du taraudage

Un trou percé hors axe entraîne une profondeur de filetage inégale sur toute la circonférence. Le calibre de filetage peut s'y insérer, mais le côté le plus fin du bossage comporte moins de matière. Le désalignement peut également entraîner une pénétration oblique de la vis de fixation lorsque la charnière est assemblée contre une pièce d'accouplement rigide.

Filetages incomplets et usure des tarauds

L'usure du taraud peut altérer la forme du filetage, la qualité de la surface et le diamètre effectif. Une entrée endommagée peut favoriser le défiletage, tandis que les copeaux restés dans un trou borgne peuvent entraîner un mauvais serrage ou un contact avec le fond. Le fournisseur doit définir comment sont contrôlés le diamètre du filetage, la profondeur utile, la propreté et l'état du taraud pour le bossage critique.

Les liens généraux entre le moulage, l'ébarbage, l'usinage, la préparation des composants et l'assemblage contrôlé sont abordés dans Comment sont fabriquées les charnières à couple ?. Le présent article se limite à la fonction filetée et à son défaut d'assemblage.

Les modifications répétées apportées à l'assemblage modifient le choix de conception approprié

Une pièce moulée à filetage direct peut fonctionner correctement lors d'un montage unique et contrôlé en usine, mais présenter une défaillance après des démontages répétés. Chaque cycle d'utilisation peut endommager le pas du filetage, entraîner le transfert de débris, user les flancs, modifier la lubrification ou entraîner un désalignement de la vis.

Un insert n'est pas une solution miracle. La pièce moulée doit tout de même pouvoir retenir l'insert, et le processus d'insertion peut fendre ou déformer un bossage fragile. Les inserts filetés à enfoncer, autotaraudeurs, moulés et installés a posteriori génèrent des charges radiales, des exigences de montage et des comportements en service différents. Le type d’insert, la profondeur de montage, la résistance à l’arrachement ou au couple, ainsi que la politique de remplacement doivent être adaptés à chaque projet.

Corrigez ensemble le dessin et la notice de montage

Un plan sur lequel figure uniquement la mention « trou taraudé M5 » laisse plusieurs conditions critiques pour la sécurité non définies. Le plan du produit, le cahier des charges des éléments de fixation et les instructions de montage doivent se référer au même assemblage.

Ne copiez pas une valeur de couple issue d'un tableau générique sans avoir vérifié le matériau du filetage interne, la géométrie du bossage, la finition de la vis, le lubrifiant, la rondelle et la charge de serrage requise. Les tableaux génériques partent souvent du principe que l'écrou est en acier ou que les conditions de frottement sont différentes. Le filetage interne moulé sous pression peut constituer l'élément le plus faible de l'assemblage.

Valider l'assemblage révisé dans les conditions réelles de montage

Un calibre de filetage permet de vérifier le diamètre du filetage. Il ne garantit toutefois pas que le bossage résistera aux conditions de production, qu’il générera la force de serrage requise, qu’il supportera des cycles d’utilisation répétés ou qu’il restera en bon état après une exposition à la température. La validation doit reproduire fidèlement la pièce moulée, la finition, la fixation, la rondelle, les conditions chimiques, l’outil, l’angle d’accès et le composant d’accouplement réels.

1. Identifiez l'échantillon exact : Enregistrer le modèle de charnière, l'alliage de moulage, la cavité ou le lot (le cas échéant), la finition, la révision d'usinage, l'état de l'insert et les spécifications du filetage.
2. Vérifier la géométrie : mesurer la profondeur utile du filetage, la profondeur d'engagement effective de la vis, les dimensions du bossage, le jeu au fond, la longueur de la vis et l'état d'assise.
3. Vérifiez le fil de discussion : Utilisez le calibre de filetage homologué et vérifiez le pas, les copeaux, le revêtement et le fond du trou borgne.
4. Assemblage de reproduction : utiliser la vis de série, la rondelle, le lubrifiant ou le frein-filet, l'embout, la vitesse, le dispositif de fixation et l'angle d'accès.
5. Comportement du couple enregistré : enregistrer les données relatives au déroulement du cycle et à l'arrêt lorsque l'équipement le permet ; analyser toute augmentation anormale et précoce du couple ou tout dépassement de la valeur de couple.
6. Vérifier le bon fonctionnement de la pince : Vérifier que la charnière s'enclenche correctement et que le fonctionnement requis de l'articulation est assuré sans endommager localement le bossage.
7. Définir la marge : utiliser une méthode destructive ou non destructive approuvée dans le cadre du projet sur des échantillons distincts afin de comprendre le mode de rupture et la marge de sécurité disponible.
8. Répétez l'opération si nécessaire : tester le nombre autorisé de cycles de démontage et de remontage en suivant la procédure d'intervention réelle.
9. Inspecter le bossage ayant fait l'objet d'un essai de résistance : Précisez si la défaillance est due à un cisaillement du filetage interne, à une fissure du bossage, à l'arrachement de la plaquette, à une défaillance de la vis ou à un endommagement du logement du roulement.
10. Effectuer un nouveau test après une exposition pertinente : Ne tenez compte de la température, de la corrosion, du nettoyage ou des vibrations que dans la mesure où ces facteurs peuvent modifier le joint lui-même.