Essais de dureté: garantir la fiabilité des fixations et des vis

Pourquoi faut-il mesurer la dureté des boulons et des fixations?

Les vis et fixations, comme les boulons, jouent un rôle crucial en garantissant un assemblage sécurisé des composants soumis à diverses charges mécaniques. Les conditions environnementales imposent des exigences supplémentaires sur les propriétés des matériaux, la structure et l'état de surface. Par ailleurs, les fabricants de vis doivent respecter les normes et réglementations spécifiques à leurs produits. En plus des risques liés à un mélange inapproprié de matériaux lors de la réception des matières premières, il est indispensable d'inspecter les défauts de surface, comme les fissures.

Le contrôle de qualité inclut souvent des tests de résistance destructifs effectués sur un échantillon à l'aide de machines d'essai de traction. Les boulons sont classés selon leurs propriétés mécaniques ou leurs classes de sécurité, avec des marquages conformes aux normes internationales. Ces marquages varient en fonction du type de boulon. Par exemple, une vis "M8.8" signifie :

• M : dimension métrique du boulon à tête hexagonale,
• 8 x 100 = 800 MPa : résistance à la traction,
• 8 x 8 x 100 = 640 MPa : limite d'élasticité.
  De même, pour une vis "M12.9", cela correspond à une résistance à la traction de 1200 MPa et une limite d'élasticité de 1080 MPa. Ces caractéristiques définissent les exigences minimales à respecter et sont identifiables dans les marquages des filets de vis.

Les essais de dureté, comme ceux définis par la norme EN ISO 18265, permettent d'évaluer efficacement la qualité des matériaux, car la dureté est directement corrélée à la résistance à la traction (≥ HV 10). Cette méthode est particulièrement utile pour inspecter un grand nombre de vis et boulons ou lorsque les dimensions géométriques rendent les essais de traction peu pratiques.

Cependant, les essais de dureté traditionnels (Vickers, Brinell ou Rockwell) exigent souvent une préparation complexe, comme le découpage ou l'encastrement des échantillons. Pour éviter ces étapes laborieuses, les méthodes portables comme l'UCI (Ultrasonic Contact Impedance) offrent une alternative précieuse. Cette technique permet des mesures rapides et fiables sans préparation de surface complexe.

Néanmoins, il est essentiel de définir clairement les conditions et situations où cette méthode est optimale. La diversité des vis et boulons rend les essais préliminaires sur échantillons recommandés. Cela devient encore plus pertinent pour les boulons critiques installés dans des véhicules ou structures, où le démontage est difficile. Dans ces cas, la méthode UCI s'impose comme une solution idéale, permettant des contrôles directement sur site, indépendamment de l’orientation ou de la position des composants.

Cliquez ici pour plus d'informations sur la procédure de mesure de dureté UCI. 

Mesure de dureté des fixations et des boulons: comment procède-t-on ?

• Quelles sont les solutions actuelles ?
• En quoi ces approches sont-elles insuffisantes ?
• Quels sont les défis posés par les essais de dureté des vis et des éléments de fixation ?
• Quels sont les facteurs limitants ? 
  
  

Autant de questions auxquelles nous répondrons : 

Les fabricants conçoivent des vis et des boulons en fonction de besoins spécifiques, en intégrant des revêtements de surface pour améliorer la résistance à la corrosion ou les propriétés de glissement, et en modifiant parfois leur dureté ou leur résistance par des traitements thermiques. Ces caractéristiques rendent cruciales les mesures de dureté à des points précis tels que la tête, la tige et l’extrémité du boulon, et ce, à la fois en surface et en profondeur. Ces mesures sont réalisées en appliquant des forces d’essai allant de HV 0,3 à HV 10, et les méthodes d’essai de dureté doivent être adaptées pour répondre à ces exigences.

Avant de procéder aux mesures, il est souvent nécessaire de retirer les revêtements de surface afin d'obtenir des résultats précis. Les essais de dureté Vickers, en particulier sur la tige des vis, peuvent s’avérer complexes, car ils nécessitent souvent une rectification minutieuse de la surface pour garantir une mesure exacte de l’empreinte.

Un autre défi concerne l’accès à l’emplacement de la vis. Si l'installation est complexe ou encombrée, il peut être nécessaire de démonter des équipements pour effectuer les tests. Par ailleurs, un alignement précis de la vis est essentiel, notamment pour les corps coniques, où une mauvaise orientation peut compromettre la précision de la mesure. Enfin, selon le pas de vis, les équipements optiques utilisés dans les essais traditionnels peuvent ne pas avoir une mise au point suffisante pour évaluer correctement l'indentation.

Quelles sont les méthodes de mesure de dureté ?

• Martens (dureté universelle)
• Vickers (HV)
• Rockwell (HR)
• Brinell
• Knoop
• Rivage
• Barcol
• Buchholz

Une avancée dans le contrôle des fixations et des vis grâce à la technologie de mesure UCI

Pourquoi, quand et où la méthode UCI est-elle mieux adaptée aux essais de dureté des boulons et des fixations ? 

La méthode UCI (Ultrasonic Contact Impedance) repose sur l’analyse de l’impédance acoustique d’un matériau en détectant les variations de fréquence d’une tige vibrante munie d’un diamant Vickers. La dureté du matériau est déterminée à partir du changement de fréquence (Δf) mesuré sous une force d’essai spécifique, en se référant à l’échelle de dureté Vickers.
Les appareils UCI sont calibrés pour des matériaux ayant un module d’élasticité d’environ 210 GPa. Une fois étalonné par des mesures comparatives avec un appareil Vickers, l’appareil peut mémoriser ces réglages pour des utilisations ultérieures, ce qui en fait un outil rapide et pratique. Mesurer la dureté des vis avec la technologie UCI est simple, rapide, et ne nécessite qu’une calibration initiale avec l’échelle Vickers.

SONODUR 3 et les sondes de mesure UCI 

Les sondes UCI, notamment celles équipées de pointes fines et coniques (Φ 2,5 mm ou même Φ 1,7 mm), sont idéales pour accéder à des zones difficiles d’accès, comme les têtes de vis ou les filets, permettant ainsi une évaluation précise et non destructive.

Pour garantir des résultats fiables avec la méthode UCI, certaines conditions doivent être respectées :

• Surface de mesure : La surface doit être propre ou polie, mais pas nécessairement réfléchissante.
• Accessibilité : La pointe de la sonde doit pouvoir atteindre la zone de mesure.
• Stabilité du composant : Le composant doit être stable et exempt de résonances potentielles, qui pourraient fausser les résultats. Les résonances se manifestent par des fluctuations significatives ou des valeurs en dehors de la plage attendue.

Selon la norme DIN 50159-1, les tiges jusqu’à Φ 3 mm peuvent être mesurées sans précautions particulières. En utilisant des forces d’essai allant de HV 0,1 UCI (pour les sondes motorisées) à HV 10 UCI (pour les sondes portables), il est possible d’évaluer des vis intactes ou encastrées, à la fois manuellement ou avec un support.

La méthode UCI se distingue par sa rapidité et sa précision, permettant de multiplier les mesures par rapport aux méthodes traditionnelles. Cela offre une évaluation plus complète des propriétés des matériaux, tout en simplifiant les processus dans les environnements industriels ou les contrôles qualité sur site.

Un outil approprié pour mesurer la dureté des vis et des fixations

SONODUR 3 : mesure de dureté portable pour une flexibilité maximale et des résultats fiables  

Le SONODUR 3 est un appareil de mesure de dureté UCI qui se démarque par sa capacité à relever les défis posés par des tâches de mesure complexes. Il offre la gamme la plus étendue de sondes et d’accessoires actuellement disponibles sur le marché, rendant cet outil particulièrement polyvalent et adaptable à de nombreuses applications industrielles.

Grâce à son interface tactile intuitive, le SONODUR 3 facilite la navigation et le traitement de grandes séries de mesures. La fonction « valeurs extrêmes » permet de détecter rapidement d’éventuelles anomalies ou lectures suspectes, accélérant ainsi les contrôles de qualité.

Le SONODUR 3 permet ainsi:

Gestion avancée des mesures :

• Tables de conversion intégrées pour diverses échelles de dureté.
• Fonction d’ajustement CAL pour affiner les résultats.
• Options de réglage pour le temps de pénétration, garantissant des mesures adaptées aux spécificités de chaque matériau.

Documentation complète et flexible :

• Exportation des résultats dans plusieurs formats, notamment CSV, .txt et HTML.
• Transferts de données rapides via USB ou options sans fil.
• Possibilité d’inclure des photos pour enrichir les rapports de mesure.

Performance et polyvalence :

• Compatibilité avec une large variété de sondes, permettant de répondre aux besoins spécifiques des vis et attaches, même dans des zones difficiles d’accès.
• Détection rapide et fiable des variations de dureté, idéale pour des applications en production ou maintenance.

L’ensemble de ces caractéristiques font du SONODUR 3 un outil indispensable pour les professionnels cherchant une mesure précise, efficace et portable.

Découvrez les avantages de SONODUR 3 !