mesure dynamique des efforts dans les assemblages...

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Mesure Dynamique des Efforts dans les Assemblages Vissés

Ultrasons et Vis Instrumentées

POLYMESUREConsultant en solutions de Mesures Innovantes130 rue du Vieux Pont de Sèvres 92100 Boulogne [email protected] 82 78 23 29


Le Serrage par Vissage: quel BUT ?

Installer une tension d’assemblage entre 2 pièces au moyen d’un boulon ou d’une vis

• Maintien en statique comme en dynamique

• Tenue dans le temps et face aux agressions climatiques et physico-chimiques


Contrôle de tension de serrage…

… par ULTRASON !

• Capteur vissé dans le boulon, NASA fin des années 60

• Sonde et Liquide Couplant 1er boitier commercialisé fin 70’s

• Capteurs collés apparition au début des 80’s

• Capteurs électro déposés début 2000

PMT System• Le transducteur

piézoélectrique fait partie intégrante de la vis.

• Chaque vis possède son propre transducteur

• Le contact direct évite toute erreur de manipulation et de couplage.

Technologie des Capteurs Permanents



Quand la vis devient Capteur !


Vis empreinte externe

Les limites de taille

Vis empreinte interne

Ø Mini = M5 Ø Mini = M3

Ø Mini = M3Ø Mini = M3

Diamètre de vis minimum pour implantation des capteurs PMTS


La Mesure par Ultrasons

Elastic Strain [ ]0 00/

Acousto-elastic effect

Elongation

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Source : Fraunhofer IZFP – Institute for Non-Destructive Testing

Le double effet: Acoustique et Elastique

La mesure de la variable « temps-de-vol » ultrasonore augmente lorsque

• L’Allongement de la vis augmente Impact ~33%• La Vitesse de propagation de l’onde diminue par l’accroissement des

contraintes axiales Impact ~66%



Etape indispensable: l’étalonnage


Transducteur StandardTempérature -270°C à +180°CTest brouillard salin 1000 h

Transducteur haute température (HT320)Température -270°C to 320°CTest brouillard salin 1440 h (continu)

Les Types de Capteurs


Applications Diverses

• Cadre du projet– Mesure de 8 vis de support moteur automobile– Mesure de température par sonde PT100– Fréquence acquisition 320Hz

• Etapes– Rack 8 voies dans le véhicule– Intégration sondes US et Température– Roulage sur piste sévère (pavés, chocs)

1ère Application: Mesure sur Vis Moteur

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• Application– Projet de VW (mesures non disponibles)– Zone goujons du collecteur d’échappement et haut

des cylindres– Températures maxi mesurées entre 150°C et 230°C– Diamètre M8 et M12– Matériau: selon la DIN 267-13 ou classe 8.8 et 10.9– Géométrie: boulon avec empreinte Torx– Effort cible : 80 kN– Fréquence acquisition: 320 Hz– Fréquence d’analyse: 125Hz– Comparatif avec vis à jauges de contraintes

1ère Application: Descriptif de l’étude

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• Cadre du projet– Mesure de pièces en rotation rapide (>1500 tr/min)– Multi voie: 5 vis– Mesure de température Pt100 intégrée à la pièce

en rotation

• 2 étapes– Etude de faisabilité sur banc de test– Mesure pendant roulage sur piste de desserrage

2ème Application: Mesure en Rotation

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Collecteur tournantSR20MW / Michigan Scientific

• Etude de faisabilité pour prouver le concept: transfert de multiples signaux ultrasonores et d‘un signal température au travers d‘un collecteur tournant

– Assemblage mécanique pour mise en rotation au moyen d’une perceuse dans laboratoire Intellifast

– Matériel de mesure multivoie avec synchronisation et logiciel MCM-Offline

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2ème Application: Descriptif de l’étude

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2ème Application: Vidéo des Tests

• Tests « Longue Durée »– Fréquence de Mesure 100Hz– Rotation lente– Durée 1 heure

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2ème Application: Résultats

• Test « Courte Durée »– Fréquence de Mesure 1000Hz– Rotation rapide– Durée 2min

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2ème Application: Résultats

• Dispersion sur Voie 1– Perturbations provenant de la sonde

PT100 mesurant directement sur les pièces en rotation

– Issue de l’assemblage interne des Voies– Dépend des Voies actives et de la

Fréquence de Mesure– Ne dépend pas de la Vitesse de Rotation

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2ème Application: Problèmes rencontrés

• Erreurs périodiques – <0,05%– Raisons Inconnues– Peuvent être exclues / Pas

d’investigation supplémentaires

Assemblage des Voies dans le collecteur tournant modifié suite au problème de mesure de Température

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2ème Application: Modification de l’assemblage

• Possibilité de transfert stable et sans perturbation des signaux

Ultrasons et Température

• Le Setup Multivoie fonctionne sans aucun problème

• Si des perturbations persistent, elles sont issues de la fréquence de Mesure

(et de moyennage) à adapter à la vitesse de rotation

• Le Setup peut être utilisé sur tout type de pièce en rotation

– Maximum de Voies = 14 x US + 1 x PT100

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2ème Application: Leçons Tirées

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2ème Application: 1ers Tests sur Véhicule

La meilleure combinaison serait d’intégrer une sonde US dans la fixation

mécanique existante car les clients souhaitent tester plusieurs types de roues.

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2ème Application: Intégration Sonde US

• Capteurs PMTS électro déposés sur les vis de roue

• Assemblage de 5 brides avec sonde US intégrées

• Clarification de la position et du type de sonde PT100

• Finaliser le concept de l’assemblage mécanique sur la roue

• Assemblage de package complet

• 1er tests de roulage sur la piste de desserrage

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2ème Application: Etapes suivantes


Merci pour votre attention

FIN

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