Les fixations, telles que les goujons, rivets, boulons, vis, pinces et goupilles, jouent un rôle essentiel dans la connexion sécurisée de nombreux composants d’un véhicule. Bien qu'elles soient fabriquées à partir de métaux durables, ces fixations peuvent échouer pour plusieurs raisons. Dans cet article, nous examinerons les causes courantes de défaillance des fixations dans les véhicules et comment les prévenir.

1. Défaillance Mécanique ou Surcharge de Traction

La résistance à la traction d’un boulon désigne la capacité de celui-ci à supporter une tension avant de se rompre. Lorsque les fixations, comme un boulon, sont soumises à une charge excessive ou si elles sont trop serrées, elles peuvent se déformer. Ce type de défaillance est souvent le résultat d'une surcharge, lorsque le boulon supporte plus de poids que prévu.

Depuis les années 1980, de nombreux moteurs sont conçus avec des boulons de culasse qui s’étirent pour assurer un maximum de force de serrage. Ces boulons doivent être serrés selon un couple spécifique, puis tournés d’un angle supplémentaire pour obtenir l’étirement requis. Il est important de remplacer ces boulons après leur première utilisation.

Les signes de surcharge de traction apparaissent souvent entre la tige du boulon et ses filetages, avec des formations en cupule et en cône autour du point de rupture. Une conception adéquate est cruciale pour éviter de telles défaillances, car des boulons mal dimensionnés ou mal alignés résultent généralement d'une planification défectueuse.

2. Usure Torsionnelle

La résistance à la cisaillement d’un boulon est environ la moitié de sa résistance à la traction. Cela signifie que si un boulon nécessite 100 livres de force pour être arraché, il ne faudra qu’environ la moitié de cette force pour le tordre jusqu’à la rupture. Bien que les fixations ne soient généralement pas soumises à des contraintes de torsion, des problèmes peuvent survenir dans des éléments comme l’arbre de transmission si les filetages ne sont pas correctement alignés.

Astuce Pro : Lubrifier les filetages et la partie inférieure de la tête du boulon peut augmenter considérablement la force de serrage, même si le boulon est serré au même couple.

L'utilisation d’outils à impact ou de barres d’extension peut entraîner une torsion excessive des boulons, particulièrement ceux de qualité inférieure qui sont plus susceptibles de se casser.

3. Métaux Fragilisés par l'Hydrogène

Ce type de défaillance se produit souvent avec des alliages d’acier à haute résistance, comme le L-19®, H-11, et 300M. Après avoir été serrés, ces boulons peuvent se rompre en raison d'une fragilisation causée par des molécules d’hydrogène, qui proviennent généralement du processus d’électrodéposition. Pour prévenir cette fragilisation, les molécules d'hydrogène doivent être éliminées par un traitement thermique approprié.

La loi sur les fixations adoptée aux États-Unis en 1990 a établi des pratiques de fabrication visant à protéger le public contre ce type de défaillance.

4. Corrosion de Stress

Lorsque des alliages d’acier sont exposés à des environnements humides et corrosifs, ils peuvent développer de la rouille, entraînant des fissures. Les alliages à haute résistance comme le L-19, H-11 et 300M doivent être correctement huilés et protégés de l’humidité pour éviter ce phénomène. Contrairement à la fragilisation par hydrogène, la corrosion de stress peut survenir peu après le serrage des fixations.

5. Fatigue Cyclique

La fatigue cyclique se produit lorsqu'une charge est appliquée, retirée, puis réappliquée de manière répétée sur une fixation. Bien que les fixations soient conçues pour supporter une charge spécifique, une application répétée de charges plus faibles peut les affaiblir. Une installation incorrecte peut entraîner des vibrations qui contribuent à cette fatigue.

Conclusion

Pour éviter la défaillance des fixations, il est essentiel de comprendre leurs points faibles, tels que la surcharge, la fatigue cyclique, la corrosion et les contraintes de torsion. Une précharge appropriée des boulons est également cruciale. Les ingénieurs et les mécaniciens doivent toujours prendre en compte la possibilité d'une défaillance des boulons lors de la conception de structures et de pièces, afin d’assurer la sécurité et la durabilité.