Essais & Simulations - N° 118

MESURES
VIS INSTRUMENTÉES ET ULTRASONS
Mesure des efforts
dynamiques dans les
assemblages vissés
Jean-Philippe Godin, consultant au sein de la société Polymesure, et Björn Speichermann,
Head of Technical Development chez Intellifast, présentent deux applications de la technologie
de vis instrumentée dans le secteur automobile.
La mesure des efforts de serrage sur les assemblages vissés
est connue pour son utilisation conventionnelle dans
le domaine statique mais présentait jusqu’à présent des
limites pour une utilisation en dynamique. Les techniciens
lui préféraient des capteurs de types analogiques tels que
jauges de contraintes ou cellules piézo électriques. Cet article
présente la solution technologique d’Intellifast à travers deux
exemples d’application. Le premier provient d’un retour d’expérience
de tests réalisés chez un client automobile. Le deuxième
montre les résultats issus d’une phase de faisabilité sur un
montage prototype avec collecteur tournant pour la mesure sur
des pièces en rotation. Ces mesures dynamiques ne sont réalisables
que dans la mesure où l’on utilise les capteurs permanents.
Cette technologie consiste en la déposition sous vide d’un
capteur piézo électrique
très fin sur la
tête de vis ou en bout
de filet. Le capteur est
inerte. Il est recouvert
d’une couche de
protection et d’une
couche formant une
électrode, le tout
faisant entre 60 et
180 microns d’épaisseur
en fonction des
capteurs. (Figure 1)
Figure 1. Vis instrumentées
- Four
Pour l’activer, on applique une différence de potentiel comprise
entre 5 et 12V par le biais d’une sonde posée sur l’électrode.
Sous l’effet de cette ddp, le capteur va générer une onde ultrasonore
à 2 composantes, transversale et longitudinale.
Le principe de base est de mesurer le temps de vol de l’onde
longitudinale sur l’aller et retour du premier écho. Par la
mesure du temps de vol initial (vis non serrée) et du temps
de vol final (vis serrée), on remonte à l’effort de serrage au
moyen du coefficient d’étalonnage préalablement déterminé.
Le système permet de déterminer la relation entre des assemblages
hautement contraints et la tension dans les boulons
dans le cas de connections à liaisons vissées multiples. Le
grand avantage de cette technologie réside dans le fait que
ni la géométrie de l’assemblage (comme lors de l’utilisation
de cellule de force) ni la vis elle-même (comme dans le cas
des jauges de contraintes) n’ont été modifiés. Le comportement
résultant est donc beaucoup plus proche de la réalité.
L’application d’un capteur permanent électro déposé sous
vide sur la tête ou en bout de vis ne change en rien la forme,
la fonction ou les propriétés des matériaux de la vis.
L’échantillonnage du matériel de mesure par ultrason est
dépendant de la configuration du système définie pour les
besoins des essais: enregistrement des données en temps réel,
affichage des données en temps réel, nombre de boulons et
type de matériel.
Actuellement, la valeur maximum pour un système monovoie
dans un mode « Offline » est de 1KHz. Les données sont enregistrées
sur un disque dur pour un post traitement ultérieur.
Dans le mode « Online », les valeurs acquises en temps réel
sont affichées et en même temps stockées une mémoire de
tampon et dans une base de données (Figure 2).
ESSAIS & SIMULATIONS • N°128 • Mars-Avril 2017 I21