Dans divers projets de construction,boulonLa sélection nécessite une prise en compte systématique de multiples facteurs, tels que les caractéristiques structurelles, les caractéristiques de charge et les conditions environnementales. Tout d'abord, le type de boulon doit être déterminé en fonction des exigences fonctionnelles de la pièce d'assemblage : les boulons à tête hexagonale sont des fixations universelles et conviennent à la plupart des scénarios d'assemblage conventionnels ; les boulons à bride peuvent efficacement répartir la pression de la surface de contact grâce à leur conception à joint intégré et sont souvent utilisés pour les exigences anti-desserrage en conditions vibratoires ; les boulons d'ancrage sont spécifiquement utilisés pour l'ancrage des socles d'équipement et des fondations en béton, et leur profondeur d'ancrage et la structure de leur crochet doivent être calculées avec précision en fonction de la charge de l'équipement. Pour les nœuds d'assemblage soumis à des efforts de cisaillement, l'utilisation de boulons à trou articulé peut améliorer considérablement la résistance au cisaillement, et les boulons haute résistance pour structures en acier transfèrent les charges grâce à la force de frottement générée par la force de précharge, méthode d'assemblage de base des bâtiments modernes à structure métallique.
Le choix de la classe de performance des boulons est directement lié à la sécurité structurelle. Dans les classes courantes 4.8, 8.8 et autres, la valeur avant la virgule représente 1/100 de la résistance nominale à la traction, et la valeur après la virgule correspond au coefficient de limite d'élasticité. Les assemblages mécaniques courants utilisent principalement des boulons en acier au carbone de classe 8.8, dont la résistance à la traction d'environ 800 MPa permet de répondre à la plupart des exigences de charge statique. Pour des conditions de travail soumises à des charges alternées ou à des chocs, il est nécessaire d'opter pour des boulons haute résistance de classe 10.9, voire 12.9. Il est à noter que le système de classe de résistance des boulons en acier inoxydable est différent de celui de l'acier au carbone. Par exemple, la classe 70 de l'A2-70 représente une résistance à la traction minimale de 700 MPa. Lors du choix, une attention particulière doit être portée aux différences entre les systèmes standard.
Le choix des matériaux nécessite une prise en compte complète des propriétés mécaniques et de l'adaptabilité environnementale. Les boulons en acier au carbone Q235 sont les plus économiques, mais présentent une faible résistance à la corrosion et conviennent aux environnements intérieurs secs. L'acier allié 35CrMo offre une excellente résistance et une excellente ténacité grâce à un traitement thermique et est souvent utilisé pour les connexions d'équipements lourds. L'acier inoxydable A4-80 est devenu le choix privilégié pour les équipements chimiques grâce à son excellente résistance aux acides et aux alcalis. Dans les environnements à haute température, les boulons en alliage à base de nickel permettent de conserver des propriétés mécaniques stables, tandis que l'acier inoxydable austénitique, doté d'une bonne ténacité à basse température, doit être privilégié pour les conditions de basse température. En cas de contact entre métaux différents présentant un risque de corrosion électrochimique, le circuit de corrosion doit être bloqué par des joints d'étanchéité ou des joints isolants.
Le traitement de surface influence directement la durabilité et l'adaptabilité des boulons aux conditions d'utilisation. La galvanisation à chaud peut former une couche protectrice d'environ 85 μm, adaptée aux environnements extérieurs courants. Le revêtement Dacromet, résistant à la corrosion et aux hautes températures, est souvent utilisé dans des conditions d'utilisation complexes, comme sur les châssis automobiles. La structure microporeuse formée par la phosphatation favorise l'adhérence du revêtement et est souvent utilisée en association avec une huile antirouille à l'intérieur des équipements mécaniques. Dans les environnements corrosifs marins, les revêtements en alliage zinc-nickel offrent une meilleure protection que la galvanisation traditionnelle, tandis que le procédé de diffusion de zinc permet de mieux préserver la précision du filetage. Il convient de noter que le procédé de galvanisation des boulons à haute résistance présente un risque de fragilisation par l'hydrogène, et qu'un traitement de déshydrogénation est généralement requis dans les 24 heures suivant le placage.
Le choix des boulons nécessite une compréhension approfondie des caractéristiques de l'ensemble du système d'assemblage. Les ingénieurs doivent d'abord analyser le mode de contrainte spécifique de la structure, les conditions d'utilisation réelles et les possibilités de maintenance ultérieure. Pour les conditions de contrainte des pièces clés, la simulation informatique peut servir de vérification auxiliaire. Grâce aux progrès technologiques, des capteurs spécifiques peuvent être installés pour surveiller en temps réel le serrage et la corrosion des boulons, ce qui est particulièrement utile pour la maintenance des pièces d'assemblage importantes. Cette méthode de gestion tout au long du cycle de vie du boulon fait passer le choix des boulons d'une simple évaluation basée sur l'expérience à une prise de décision scientifique fondée sur des données.
Date de publication : 21 mars 2025