La résistance à la traction d'un boulon de grade 8 est de 150 000 livres par pouce carré. La résistance à la traction est la charge maximale en traction (étirement) qu'une pièce peut supporter sans se rompre. Outre la résistance à la traction, d'autres facteurs mécaniques doivent également être pris en compte dans une connexion, notamment la limite d'élasticité et l'assemblage correct des pièces. Une connexion boulonnée bien conçue sera capable de résister à beaucoup plus que la contrainte maximale attendue à laquelle elle sera soumise en service.
Propriétés mécaniques des boulons
La charge à laquelle un boulon peut transporter en toute sécurité est déterminée par ses propriétés mécaniques de base. La résistance à la traction d'un matériau est déterminée en l'étirant jusqu'à sa rupture. La limite d'élasticité du même matériau est la charge de contrainte à laquelle il commence à se déformer de façon permanente; dans le cas d'un boulon, il s'agit du point où il commence à s'étirer et à se rétrécir sans rebondir une fois la charge relâchée. Différentes qualités de boulons sont composées de différents alliages métalliques et ont donc différentes propriétés mécaniques. Les boulons de classe 8 sont fabriqués en acier allié à teneur moyenne en carbone, trempé et revenu. Elles sont environ deux fois plus solides que les boulons de grade 2, fabriqués en acier au carbone non trempé.
Identification des boulons
Les boulons de grade 8 et tous les autres types de boulons sont marqués de sorte que les mécaniciens et les autres travailleurs puissent identifier sur le chantier pour être sûr d’installer les pièces appropriées. La plupart des boulons sont marqués sur le boulon maintenu avec un marquage standard pour indiquer sa classe. Par exemple, un boulon de grade 8 est marqué de six lignes radiales autour de la tête de boulon, et un boulon de grade 5 a trois lignes radiales, mais un boulon de grade 2 ne comporte aucun marquage. Les boulons métriques ont différentes combinaisons de nombres marquant leurs têtes.
Détermination de la capacité de transport d'un boulon de grade 8
Les résistances à la traction et les limites d'élasticité sont exprimées en livres par pouce carré en mesures américaines. Pour déterminer la charge maximale qu'un boulon peut supporter, multipliez la section du boulon à la plus grande profondeur de filetage par la résistance à la traction de son matériau. Par exemple, un boulon de grade 8 de 1/2 pouce avec 13 filets par pouce a une section transversale sous contrainte effective de 0,1419 pouce carré, de sorte que sa charge de rupture serait de 0,1419 (surface soumise à une contrainte) x 150 000 (résistance à la traction) = 21 285 livres.
Application des facteurs de sécurité
Aucun assemblage boulonné ne serait conçu dans l’intention de le rompre. Les ingénieurs et les mécaniciens appliquent donc des facteurs de sécurité pour déterminer la taille appropriée des boulons et des écrous à utiliser. La charge maximale qu'un boulon serait conçu pour supporter est appelée «charge d'épreuve», ce qui correspond à environ 92% de la limite d'élasticité. En maintenant la charge attendue au-dessous de ce point, il est certain que le boulon ne perdra pas sa résistance en s’étirant de manière permanente. En pratique, des facteurs de sécurité plus stricts que la charge d'épreuve sont utilisés pour la plupart des conceptions de connexion. Par exemple, un facteur de sécurité de 2 nécessiterait que la charge attendue sur la connexion soit inférieure à la moitié de la limite d'élasticité du matériau.
Assemblage correct pour une connexion sûre
La résistance à la traction et la limite d'élasticité d'un boulon ne sont pas les seuls facteurs qui déterminent la compétence d’un assemblage boulonné. La connexion dépend des filetages sur le boulon et à l'intérieur de l'écrou pour fournir la résistance au cisaillement nécessaire pour maintenir les pièces ensemble. L'écrou doit être complètement vissé sur le boulon pour une résistance maximale. Si le boulon est trop court pour que le filetage de l'écrou soit complètement engagé, un boulon plus long doit être utilisé. Le couple approprié doit être appliqué pour engager complètement le filetage afin de maintenir la connexion étanche. Les variations de température, les vibrations et la présence de composés corrosifs sont d'autres facteurs qui influent sur la compétence de la connexion filetée. Une connexion boulonnée bien conçue durera plus longtemps que la durée de vie des pièces. Que l'on utilise des boulons et des écrous de classe 8 ou une autre catégorie, le raccordement doit être conçu en tenant compte de la résistance à la traction et de toutes les autres propriétés mécaniques, physiques et chimiques des matériaux.
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