PFE GIAT Industries Maîtrise des Assemblages Vissés Christine Devos Sandrine Laffage François Mazières Frédéric Théoule Daniel Tachon Stéphane Viganne

PFE GIAT IndustriesMaîtrise des

Assemblages VissésChristine Devos

Sandrine Laffage

François Mazières

Frédéric Théoule

Daniel Tachon

Stéphane Viganne

Henri Laurent

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004


Assemblages Vissés


Assemblages Vissés

PFE Validation des études d’ingénieur

Introduction

Nos compétences au service du besoin de GIAT Industries

pour la Maîtrise des Assemblages Vissés

• Management de projet répondre aux attentes dans les 5 mois impartis

• Connaissances techniques pointues Outils qualité assurer qualité et fiabilité des résultats

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 Introduction

I - L’Assemblage Vissé

II - Conduite du Projet

III - Contrôle Ultrasonore

IV - Plan d’Expérience

V - Serrages Couple / Angle

VI - Industrialisation Serrage à l’Angle

VII - Synthèse générale

PLAN

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 PLAN

I – L’Assemblage Vissé

Etat des lieux

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 I – L’Assemblage Vissé

Objectif

Problème récurrent dans l’ensemble des industries : - transport - raffinerie - construction navale …

Fort impact financier et humain

Maîtrise du procédé des assemblages vissés :

Augmenter la fiabilité

L’Assemblage Vissé

Définition

• Tension dans la vis Force de rappel maintenant les deux pièces à serrer l’une contre l’autre

Montage

• Couple de Serrage Couple théorique permettant d’obtenir la tension désirée

• Angle de Serrage Angle assurant l’allongement nécessaire

à la mise sous tension

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 I – L’Assemblage Vissé

Montage NON maîtrisé de l’Assemblage Vissé

• Sollicitations mécaniques• Environnement de Définition

• Définition de la Vis• Tension dans la vis• Couple de Serrage

BUREAU D’ETUDE

Conception Assemblage Validation Théorique

PRODUCTION

Application du Process (fiches métier)

GIAT INDUSTRIESASSEMBLAGE

VISSE

II – Conduite du projet

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 II – Conduite du Projet

Assurer la MAITRISE du montage de l’Assemblage Vissé

EQUIPE INSA

• Conduite de projet


ExtérieursConseils

Moyens TechniquesMoyens de Mesures

Kraütkramer, CASTLAMCOS, CNDRI

Bureau d’Etude

Service Méthode

Production

Recherches Scientifiques

CETIM, AFNOR, Thèses

Production Bureau d’Etude

Équipe GIAT RoanneExpression du Besoin

Moyens

Équipe PFE - INSAActions

Evaluation des Serrages Angle / Couple

Paramètres Influents sur un assemblage vissé

Coeff. de Frottement

Benchmarking

Plan d’Expérience

Actions Générales


Groupe

de

Travail

INSA

Organismes de Recherche

CETIM, AFNOR, Thèses

Industriels

Kraütkramer, CAST

Équipe GIAT

M. Tachon (Direction), M. Viganne (Méthode)

M. Laurent (Production), M. Lorenzoni (B.E.)

Professeurs INSA

M. Remond (GMD), M. Long (GMC)

M. Peix (GMC), M. Théoule (MIP2)

PRODUCTION

Définition besoin matériel Organisation de l'atelier

CONNAISSANCES

TECHNIQUES

Plan d’Expérience Résistance des Matériaux

BENCHMARKING

Mesure par Ultra-Sons Serrage à l’Angle

GESTION DE PROJET

Planification Travail en équipe Mesure des risques

Diagramme des Compétences

Principe

III – Contrôle Ultrasonore

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 III – Contrôle Ultrasonore

Sonde Émettrice

Sonde Réceptrice

Onde US

Bulle d’Air• Propagation d’une onde ultrasonore à l’intérieur du matériau

• Moyen de contrôle non destructif

• Modification de la propagation de l’onde à la rencontre d’un hétérogénéité

• Comparaison du signal de sortie avec un signal de référence pour définir le défaut


DispositifGénérateur

d’impulsionsTraducteur Emetteur

Appareil de visualisation

Traducteur Récepteur

Contrôle sur pièce

Couplant

• Aspérités macroscopiques à la surface de la pièce

• Défaut dans le plan de propagation de l’onde

• Matériau hétérogène

• Défaut petit par rapport à la longueur d’onde

Limites


Applications Industrielles

• Mesure d’Épaisseur

• Recherche de défaut dans les Soudures, Moulages

• Définition de Défaut dans le volume d’une pièce, dans sa forme et sa dimension

• Contrôle de l’État de Surface (corrosions, aspérités, …)

• Mesure de la Vitesse du Son dans un matériau contraint ou non


Application au Contrôle de Vissage

0ttTension

• Le temps de parcours d’une onde US dans une vis augmente avec :- l’allongement géométrique de la vis- la modification de la célérité due à la contrainte

• La tension dans la vis est accessible par la différence de temps entre l’état à vide et l’état sous charge :


Contraintes

Surfaces lisses Surfaçage des deux extrémités

Réflexions non déviées aux extrémités

Extrémités parallèles et perpendiculaires à l’axe de la vis

Mesure en continue Sonde émettrice et réceptrice en bout de filet

Réception d’un signal exploitable

Signal très amorti et peu divergent

Objectifs

IV – Plan d’Expérience

Quantifier les effets

des paramètres et de leurs interactions.

Connaissance accrue du procédé : influence des différents paramètres

A

B

Méthode générale

Plan d ’expérience

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 IV – Plan d’Expérience

Prise en compte des résultats

Présentation au groupe de travail des résultats

exploitables

Déroulement Plan Expérience


DECISION DE GIAT

Exploitation

ActionPlan Expérience

Détermination des assemblages

caractéristiques

Benchmarking

Recherche des paramètres influents

Réunionpréliminaire

Suivi Mensuel

RéunionsTraitement Résultat

Expérimentation

Paramètres étudiés


SOURCES

A B C D E F

Préparation

Etat Surface sous tête

Matériau Plaque Trouée

Rondelle

CS

Etat surface

vis

Matériau

Plaque Taraudé

e

Niveaux -1 Dégraissépeint Ra 0,8

Acier ordinaire

non DacrometAlu + insert

Niveaux 0Filet

Graissénon-peint

Ra 0,8Acier à

Blindage

Niveaux 1Filet

Graissé + Loctite

non-peint Ra 6,3

THD ouiZinguée -Chromat

ée

Acier blindé

Choix de la Méthode d’Expérimentation Appropriée


Plan Complet

- Plan Fractionnaire à 1 répétition : évaluation de la dispersion

216 expériences

- Plan Complémentaire sans répétition : précision des résultats

108 expériences

Nombre total de 324 expériences

Expérimentation sur Site Organisation Humaine

4 personnes - 4 tâches principales

- préparation des éprouvettes pour chaque expérience

- vissage

- mesures avec le BoltMike 3

- dévissage + notation des résultats mesurés


Organisation Matérielle

2 ateliers en alternance - 2 binômes


Résultats


SOURCES

A B C D E F

Préparation

Etat Surface sous tête

Matériau Plaque Trouée

Rondelle CS

Etat surface vis

Matériau Plaque

Taraudée

Niveaux -1 dégraissépeint Ra 0,8

Acier ordinaire

non DacrometAlu + insert

Niveaux 0Graissé

Filetnon-peint

Ra 0,8Acier à

Blindage

Niveaux 1Graissé +

Loctitenon-peint

Ra 6,3THD oui

Zinguée -Chromaté

e

Acier blindé

Source Effet Fstat % d’Influence

E -3 121 201 20,8

A 2 904 116 12,0

DEF -2 227 103 10,6

AD -2 498 86 8,9

F -1 896 74 7,7

DE 1 628 55 5,6

D -1 400 41 4,2

Tension Moyenne 30 045 N

Fiche Coefficient de Frottement



• Cohérence générale des résultats

•Les valeurs extrêmes supérieures du prédicteur sont plus importantes

Le prédicteur est une version plus spécifique de la norme, en accord avec les différentes configuration de GIAT Industries.

Norme AFNOR NF E25-030 Prédicteur mathématique

Vis zinguée chromatée sans lubrification 0.12<mu moyen< 0.20 0.13< mu moyen< 0.30

Vis zinguée chromatée avec lubrification 0.08<mu moyen< 0.12 0.10< mu moyen< 0.24

Fiabilité

V – Serrages Couple / Angle

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 V – Serrages Couple / Angle

Avantages Inconvénients Incertitude

Serrage au

Couple

Serrage continu

Souplesse des matériaux sans influence

Déclenchement de la clé dynamométrique peu fiable

Grande influence de l’incertitude sur le coefficient de frottement

= 28%

Serrage à l’Angle

Précharge bien maîtrisée (coeff. de frottement peu influent) Précharge proportionnelle à l’angle de serrage Pas de problème de grippage

Angles très petits peu fiables

Souplesse des matériaux à maîtriser

Discontinuité du serrage

= 15%

Q

Q

Q

Q

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 V – Serrages Couple / Angle

Assemblages Optimisés Assemblages Non Optimisés

Méthodes de calcul des

Consignes de Serrage

Détermination du coefficient de frottement

Calcul des consignes de serrage

Logiciel COBRA Fiche de calcul

Choix de la méthode à appliquer : couple, couple + angle

Limites

Besoin d’un technicien formé sur COBRA

Connaissance des caractéristiques de

l’assemblages

Non prise en compte : - du phénomène de torsion dans la vis - de la souplesse des matériaux

• Phase pilote de Qualification

• Généralisation du Procédé

• Contrôle Continu

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 VI – Industrialisation Serrage à l’Angle

VI – Industrialisation Serrage à l’Angle

A P

C D

Méthodologie de DEMING

VII – Synthèse Générale

• Approche Pragmatique et Objective du sujet

• Développement d’Outils Spécifiques

• Démarche Globale : Intégration des Outils Développés

• Continuité de l’Action

Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 VII - Synthèse Générale

Techniquement

• Travail d’Équipe

Humainement

• Expérience très positive Techniquement et Humainement

Bilan

Documents

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