ARN REMFORM: Optimisation de l’assemblage direct des composants en plastique

Il existe principalement quatre méthodes d’assemblage des pièces en plastique. Outre l’encapsulage des différentes pièces par un composant additionnel faisant office d’élément de liaison, les concepteurs ont le choix entre les rivets, les inserts filetés et les vis autotaraudeuses. Les deux dernières méthodes offrent une capacité de charge élevée et un faible coût, pour autant que des conditions particulières soient réunies.

L’assemblage de pièces en plastique à l’aide de fixations filetées présente l’avantage, à la différence des techniques d’assemblage collées ou soudées, de pouvoir supporter de nombreuses séquences de démontage et remontage des pièces solidarisées. Par ailleurs, les opérations de montage et démontage sont clairement définies, contrairement à d’autres méthodes comme l’assemblage par pression. Il est souvent nécessaire d’étudier minutieusement la construction réalisée pour pouvoir démonter un assemblage par pression sans détruire les pièces. En outre, les assemblages par fixations filetées n’exigent que de faibles investissements.

Solution alternative aux inserts filetés, les vis autotaraudeuses ne nécessitent pas d’élément de liaison pour fixer les pièces entre elles. Cette caractéristique élimine purement et simplement une opération lors du processus de fabrication. Un filetage se crée dans le plastique au moment où l’on visse la fixation dans le trou, ce qui a pour effet de déplacer le plastique et de le faire pénétrer en force dans les espaces compris entre les filets (Figure ARNRemform1). On rencontre cependant davantage de types de plastique que de métal, et les plastiques sont souvent mélangés à des fibres pour offrir les propriétés adéquates. Chaque type de matériau possède ses propres caractéristiques en termes de frottement, glissement et flux, et ces propriétés ont une incidence directe sur l’attache filetée.

En règle générale, la sûreté des assemblages n’est possible qu’avec une importante profondeur d’encastrement entre le filetage et le plastique. Il convient de prendre en compte, pour la conception de l’assemblage, une perte de précharge plus élevée qu’avec les métaux. La raison tient aux phénomènes de fluage et de relaxation du matériau polymère. Même si on peut la réduire grâce à une conception à faible contrainte, il est impossible d’éviter totalement cette perte. La conception du trou constitue également un facteur déterminant pour la qualité des assemblages des plastiques par fixations filetées.

Les vis REMFORM^® (Figure ARNRemform 2) d’Arnold Umformtechnik remédient à ce problème. Elles assurent une profondeur d’encastrement optimale du filetage pour garantir à l’assemblage une résistance mécanique élevée. La résistance mécanique ne pouvant être déterminée que de manière expérimentale, les utilisateurs bénéficient d’une multitude de données de mesure accumulées par le fabricant, fruit d’une expérience approfondie en matière d’applications.

La structure asymétrique du filetage (Figure ARNRemform 3) pratiqué par les vis REMFORM^® garantit une répartition adéquate des forces générées lors de la création du filetage. Le but, c’est de former un filet avec un maximum de force portante sur toute la longueur de la tige de vis. A l’issue de la phase de relaxation, le plastique doit pénétrer aussi profondément que possible dans l’espace entre les filets. Le flanc du filet orienté à l’opposé de la tête de vis est de forme arrondie pour optimiser les flux de matière ; ainsi, le plastique pénètre en profondeur, pratiquement jusqu’au diamètre de noyau de la vis. Le flanc fortement incliné du filet qui fait face à la tête de vis reçoit le matériau polymère déplacé dans le sens axial. Cette géométrie du filetage génère également de faibles forces radiales lors du taraudage, d’où la possibilité de réaliser des parois de trous plus minces. Ce point est particulièrement important car il est nécessaire, pour des raisons de coût, de limiter dans toute la mesure du possible l’épaisseur des pièces en plastique. C’est cette épaisseur qui détermine le temps de calage, correspondant approximativement à 70% du temps de cycle ; c’est par conséquent un facteur de coût non négligeable.

La structure du filetage génère un faible couple de taraudage et le déplacement effectif de la matière. La résistance élevée du filetage à la torsion garantit un couple de formage élevé, qui s’avère bénéfique dans les cas où les vis risquent de casser en raison de contraintes de torsion élevées. Afin d’éviter toute défaillance due au formage du filetage d’accouplement, le flanc fortement incliné du filet oriente la majeure partie de la force dans le sens axial, donnant lieu aux forces de précharge correspondantes. L’optimisation des flux de matière crée une différence importante entre le couple de taraudage et le couple de formage. Il en résulte une grande sécurité des processus pour les utilisateurs d’assemblages automatisés de fixations filetées, en raison de la vaste plage de tolérance de couple de serrage entre les deux valeurs. Cette particularité garantit le serrage correct de tous les éléments de fixation et élimine tout risque de filetages rayés. La combinaison d’un flanc de filet arrondi et d’un flanc porteur fortement incliné réduit les contraintes radiales en limitant les forces radiales lors du taraudage du filet et du serrage de la vis. Le flanc porteur fortement incliné transfère l’essentiel de la force générée au serrage.

En résumé

es éléments de fixation spécifiques sont principalement utilisés pour les assemblages vissés au moyen de vis autotaraudeuses. Les vis à géométrie de filetage optimisée, comme les vis REMFORM^® d’Arnold Umformtechnik, sont essentiellement employées afin de garantir des propriétés optimales. Etant donné la diversité des plastiques et de leurs capacités de taraudage, il est nécessaire de réaliser des essais spécifiques sur la pièce du client à l’issue de la conception préliminaire de l’élément afin d’optimiser la qualité de l’assemblage fileté.
Les structures de filetage asymétrique se caractérisent par un couple de formage particulièrement élevé avec un faible couple de taraudage. L’optimisation du flux de matière garantit une résistance élevée à l’arrachement. Le couple de rupture minimal est 30% supérieur à celui des vis à angle classique de 30°. La sécurité en matière de contraintes dynamiques est également optimisée. REMFORM^® est un produit sous licence de Reminc USA, disponible dans le monde entier.

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