Guide complet sur l’ajustement serré des tolérances – Pour un usinage de précision

En ingénierie, les machines jouent un rôle important. Chaque processus implique une machine, de la découpe des matières premières à l’emballage des produits finis. Savez-vous ce qui est le plus important ? L’usinage précis ! L’ajustement par pression à tolérance est l’une des méthodes d’ingénierie les plus précises pour l’ajustement de deux pièces. Cela peut vous amener à vous demander ce qu’est l’ajustement par pression à tolérance. Ou pourquoi l’ajustement par pression à tolérance est-il important ? Voici un article rédigé par un expert sur l’ajustement par pression à tolérance et ses avantages. Faites défiler jusqu’à la fin pour répondre à toutes vos questions.

 

Commençons par l’introduction de l’ajustement par pression

 

Sans perdre une minute de plus, définissons l’ajustement par pression. Il est impossible de comprendre la tolérance sans en apprendre davantage sur l’ajustement par pression.

 

L’ajustement par pression est un concept d’ingénierie mécanique ou un processus d’assemblage de pièces. La méthode attache fermement deux pièces différentes avec précision sous haute pression. Il s’agit d’une méthode de connexion sûre et rapide qui ne nécessite pas de fixations supplémentaires. En général, l’approche implique deux pièces de dimensions différentes. Les différences dimensionnelles permettent aux pièces de s’emboîter l’une dans l’autre avec une pression de friction.

 

Avantages de l’ajustement par pression

 

Vous pourriez penser que de nombreux facteurs unissent deux composants, alors pourquoi l’ajustement par pression ? Il en est ainsi car l’ajustement par pression dans la conception de fabrication offre de nombreux avantages, notamment :

 

Haute résistance

Le meilleur est que les ajustements par pression offrent une durabilité, permettant aux pièces de supporter de lourdes charges. La résistance des pièces de machines est importante pour des industries comme l’aérospatiale, l’électronique, etc.

 

Réduction des coûts

Dans l’usinage, les fixations telles que les vis, les écrous et les boulons sont importantes. En même temps, elles augmentent les factures de coûts. Cependant, l’utilisation d’ajustements par pression élimine le besoin de vis ou d’autres fixations. Cela permet d’économiser le temps et les efforts nécessaires à la fabrication des machines. De plus, cela donne également à la conception du produit une finition soignée et propre.

 

Exactitude et précision

Un autre avantage de l’ajustement par pression est l’exactitude et la précision. Le processus garantit que les pièces sont fixées aussi parfaitement que possible. Si vous utilisez d’autres méthodes, le risque de désalignement est élevé.

Résultats permanents

Contrairement à d’autres approches, l’ajustement par pression produit des joints permanents entre deux pièces. Si vous suivez cette méthode d’assemblage, vous pouvez obtenir un joint permanent. Ainsi, n’optez pas pour cette méthode si vous devez démonter les pièces à l’avenir.

 

Résistance aux vibrations

Avec l’ajustement par pression, vous pouvez obtenir une liaison permanente tout en minimisant les vibrations. Ainsi, il est parfait pour les connexions traitant des poids dynamiques. L’ajustement par pression permet de développer des connexions robustes sans vibrations, préservant ainsi la longévité.

 

Compatibilité

Enfin, la méthode d’ajustement par pression est compatible avec différents matériaux. Elle peut fonctionner avec les plastiques et autres métaux et résister à toutes les contraintes.

 

Tolérance dans l’ajustement par pression

 

Maintenant, qu’est-ce que la tolérance dans l’ajustement par pression ? C’est un paramètre important qui permet de concevoir, de fabriquer et d’assembler avec succès des pièces de machines. Nous savons tous que l’imprécision n’est pas acceptable dans la fabrication. Cependant, nous ne pouvons pas nier qu’il est presque impossible de maintenir une précision de 100 %. Et c’est là que la tolérance vient à la rescousse.

 

Elle détermine les dimensions maximales et minimales d’une pièce et définit les limites de relaxation. En termes simples, la tolérance est la variation dimensionnelle acceptable dans un processus d’ingénierie. Elle varie pour chaque pièce d’usinage, en fonction de ses responsabilités. La plage de tolérance standard dans les ajustements par pression garantit la fonctionnalité optimale de l’usinage. Dans un assemblage par ajustement par pression, la tolérance maintient l’intégrité du processus. Elle régit également l’alignement, la durabilité et le mécanisme du processus.

 

Quelles sont les principales catégories d’ajustements par pression à tolérance ?

De plus, les ajustements serrés de tolérance peuvent être classés en fonction de leurs applications. Voici les types de domaines de presse utilisés dans les services d’usinage :

 

Ajustement serré

Il s’agit du type d’ajustement serré le plus rigide qui utilise une force de frottement élevée. Dans ce cas, l’arbre est plus gros que l’autre pièce. L’ajustement serré est utilisé dans les engrenages, les poulies, etc. On le retrouve également dans les outils où les pièces restent assemblées en permanence ou supportent des charges élevées.

Exemple courant : moyeux de roue

 

Ajustement avec jeu

L’ajustement avec jeu est l’opposé de l’ajustement serré de tolérance. Ici, la taille de l’arbre est plus petite que l’autre pièce (trou). Ainsi, il devient plus facile d’assembler et de démonter les pièces dans de tels cas. L’application comprend des pièces de machine qui peuvent être facilement glissées les unes dans les autres. L’approche offre une résistance minimale et des mouvements plus fluides.

Exemple courant : segments de piston

 

Ajustement de transition

Comme son nom l’indique, les ajustements de transition se situent entre les deux autres types. Ils sont applicables à la fois à l’ajustement serré léger et à l’ajustement rigide. L’application comprend des pièces où l’alignement est crucial mais nécessite peu de séparation.

Exemple courant : arbres de moteur électrique

 

Facteurs influençant la tolérance d’ajustement serré

Maintenant, vous vous demandez peut-être quel facteur détermine la tolérance des ajustements serrés. Il est important d’identifier ces paramètres pour une connexion sûre et sécurisée. Voici la liste des facteurs qui influencent la tolérance pour le processus d’ajustement serré :

 

Caractéristiques du métal (matériau de la pièce)

 

La première chose évidente est le type de matériau de la pièce. En général, les pièces d’usinage sont fabriquées à partir de métaux durables et anticorrosifs. Le matériau détermine les caractéristiques qui déterminent la tolérance dans les ajustements serrés. Voici une liste de ces caractéristiques et de leur impact sur la tolérance.

 

Élasticité

La résistance élastique détermine la capacité de déformation d’un matériau sous contrainte. Les métaux à haute élasticité peuvent se redresser après l’assemblage, ce qui a un impact sur l’ajustement serré.

 

Limite d’élasticité

En termes simples, la limite d’élasticité est définie comme la contrainte maximale qu’un matériau peut supporter. Si la contrainte dépasse la limite d’élasticité pendant le processus, elle peut laisser un impact. Le matériau peut ne pas retrouver ses dimensions d’origine, ce qui entraîne une déformation permanente.

 

Dureté/Finition de surface

Si le métal est lisse ou mou, il permet un ajustement lâche et de meilleures déformations. En revanche, les matériaux rigides ou tactiles subissent un ajustement plus serré, résistant à la déformation.

 

Coefficient de dilatation thermique ou CTE

Le CTE est un facteur important, en particulier dans les services d’usinage CNC. La variation du coefficient de dilatation thermique entraîne souvent des fluctuations dimensionnelles. Un changement de température dans le pire des cas peut parfois entraîner une incompatibilité entre deux pièces.

 

Conditions environnementales

 

Viennent ensuite les conditions environnementales. Les conditions de l’environnement dans lequel le processus se déroule sont importantes. Voyons comment :

 

Température

La température entraîne une dilatation et un rétrécissement thermiques des matériaux. Une température très élevée ou très basse peut ne pas être idéale, affectant les ajustements serrés de tolérance.

 

Humidité

L’humidité affecte les propriétés naturelles d’un matériau. Elle peut même entraîner de la corrosion ou de la rouille, modifiant ses dimensions finales.

 

Comment mesurer et calculer l’ajustement serré de tolérance

Il est important de mesurer la tolérance dans l’ajustement serré pour une plus grande précision. Cela garantit la fiabilité et la fonctionnalité lors du montage et du démontage. Cependant, la vraie question est de savoir comment mesurer et calculer la tolérance dans l’ajustement serré. Différents outils et techniques sont utilisés à cette fin.

 

Outils pour calculer la tolérance d’ajustement serré

 

MMT

Les MMT se développent en tant que machines de mesure de coordonnées. Ce sont des outils de mesure de haute précision qui peuvent mesurer avec précision même des dimensions complexes. En général, ils sont utiles pour enregistrer l’ajustement serré.

 

Jauges

Les jauges et les jauges à tampon font partie des outils les plus courants pour mesurer la tolérance d’ajustement serré. Ces instruments peuvent également être utilisés pour calculer la tolérance des trous.

 

Systèmes de mesure optiques

Les systèmes de mesure optiques peuvent mesurer la tolérance sans contact direct. Ils disposent de fonctionnalités avancées telles que des caméras et un traitement et peuvent mesurer des tailles précises.

 

Micromètres

Les dispositifs de mise à l’échelle tels que les micromètres et les pieds à coulisse sont utilisés pour enregistrer des mesures exactes de longueurs, de largeurs et de hauteurs.

 

Techniques de mesure de la tolérance des ajustements serrés

 

Interférométrie

Comme son nom l’indique, l’interférométrie est efficace pour calculer la tolérance d’ajustement serré. Elle utilise des motifs lumineux pour calculer des distances précises. Les applications courantes incluent la mesure de la déformation.

 

Méthode par ultrasons

De nombreuses organisations et fabricants utilisent l’approche par ultrasons. Elle est efficace pour mesurer l’épaisseur des pièces d’usinage. Le meilleur est qu’elle peut identifier même la plus infime variation dans l’ajustement serré.

 

Radiographie et tomodensitométrie

Une autre méthode de mesure peut calculer les dimensions internes de l’assemblage à ajustement serré. Les fabricants utilisent cette méthode pour détecter les défauts internes et les désalignements.

 

Différentes méthodes de calcul pour la tolérance d’ajustement par pression

 

Les ingénieurs utilisent souvent différentes approches pour calculer les ajustements de tolérance. Voici la liste de certaines méthodes de calcul courantes pour la tolérance d’ajustement par pression :

• Les ingénieurs utilisent des méthodes de jeu pour prédire des jeux plus importants.
• Une autre méthode, le calcul d’ajustement serré, est utile pour prédire l’ajustement serré. Elle examine différentes dimensions et données d’élasticité.
• Pour des résultats précis, les fabricants calculent également les dilatations thermiques. Cela permet d’identifier les changements causés par la température.
• Les ingénieurs prennent en compte les propriétés des matériaux pour s’assurer que les composants restent dans la limite du matériau. Ces propriétés déterminent le reste des fonctions et des propriétés.
• L’analyse par éléments finis permet de prédire les performances de l’ajustement par pression dans diverses conditions.
• L’analyse de l’empilement des tolérances est une méthode systématique de prédiction de la tolérance. Cette méthode permet de déterminer même de légères variations de tolérance.

 

Tableau de tolérance d’ajustement par pression

 

Voici un tableau d’interférence d’ajustement par pression détaillé et structuré pour vous aider à en savoir plus. N’oubliez pas que le tableau d’ajustement par interférence n’est qu’une référence. Consultez les livres de génie mécanique pour en savoir plus :

Taille nominale	Tolérance du trou	Tolérance de l’arbre	Inférence	Type d’ajustement
¼”	H7	h6	0.0005 – 0.0015 in	Ajustement léger
½”	H7	h6	0.0010 – 0.0030 in	Ajustement moyen
1”	H7	h6	0.0020 – 0.0060 in	Ajustement fort

 

Quelle est la différence entre l’ajustement par pression et l’ajustement par glissement

Souvent, les gens pensent que l’ajustement par pression et l’ajustement par glissement sont identiques, ce qui n’est pas vrai. Bien que les deux méthodes puissent relier deux pièces d’usinage, elles sont différentes. Voici une liste d’aspects qui différencient l’ajustement par pression et l’ajustement par glissement.

 

Méthode d’assemblage

Le premier aspect est la méthode et l’approche des deux procédures. L’ajustement par pression joint deux pièces en appliquant une pression élevée, tandis que l’ajustement par glissement relie les deux pièces en les faisant glisser l’une dans l’autre.

 

Résistance de liaison

L’aspect suivant est la résistance de liaison. L’ajustement par pression est robuste et les pièces fixées avec la résistance de liaison ont des liaisons solides. En revanche, l’ajustement par glissement est un processus libéral qui permet une fabrication rapide et facile.

 

Force de frottement

L’ajustement par pression et l’ajustement par glissement fonctionnent tous deux sur la force de frottement. La différence est que l’ajustement par pression utilise un frottement élevé, tandis que l’ajustement par glissement utilise un frottement faible.

 

Applications

Vient ensuite l’application qui fait la différence. Les ajustements par pression sont applicables lorsque les produits nécessitent une déformation permanente. En revanche, les ajustements par glissement sont les meilleurs pour les applications qui nécessitent une déformation temporaire ou des pièces amovibles.

 

Tolérance

Les méthodes de mesure de la tolérance d’ajustement par pression et par glissement sont différentes les unes des autres.

 

Différentes normes de tolérance

 

Après avoir calculé les ajustements de tolérance, vous pouvez mesurer les résultats par rapport aux normes. La comparaison des normes permet une cohérence et une transparence entre les différents systèmes. Il existe différentes normes de tolérance, notamment :

• ISO : le terme ISO s’étend à l’Organisation internationale de normalisation. Il s’agit de la norme la plus populaire et acceptée dans le monde entier. L’ensemble fournit des détails structurés sur les tolérances d’ajustement serré des trous et des arbres.
• ANSI : l’ANSI, ou American National Standards Institute, est courant en Amérique du Nord. Le système propose des règles complètes pour les variations dimensionnelles.
• DIN : le DIN ou Deutsches Institut für Normung est un ensemble de normes allemandes. Ses règles et réglementations sont principalement utilisées dans les procédures d’ingénierie.

 

Applications concrètes des ajustements par pression à tolérance

 

Maintenant que vous connaissez les ajustements par pression à tolérance, discutons de leurs applications. Voici quelques avantages pratiques des ajustements par pression à tolérance tirés de la vie réelle :

 

Usinage CNC

L’une des applications les plus courantes des ajustements par pression à tolérance est l’usinage CNC. L’usinage CNC fournit des pièces personnalisées à différentes industries. Il est donc important d’obtenir la tolérance correcte pour garantir la durabilité et la fiabilité. Les tolérances dans l’usinage CNC déterminent la fonctionnalité et la finition de surface.

 

Électronique

Dans l’industrie électronique, le rôle des ajustements par pression à tolérance est crucial. Souvent, les pièces des boîtiers électroniques ne s’ajustent pas bien. Parfois, elles se dilatent ou se contractent en raison de variations de température. Grâce aux calculs de tolérance, les ingénieurs peuvent calculer le changement moyen. Cela les aide à choisir le bon matériau pour la fabrication du produit.

 

Aérospatiale

Dans le domaine de l’aérospatiale, la précision joue un rôle important. Il est important d’ajuster étroitement deux pièces pour maintenir la sécurité et la fiabilité. Les ingénieurs peuvent utiliser l’analyse par éléments finis pour prédire les composants internes d’une pièce. Cela peut les aider à identifier à l’avance la partie suspectée de subir des contraintes et, plus tard, ils peuvent ajuster la conception en conséquence.

Automobiles

Depuis ses débuts, le secteur automobile est confronté à un problème commun. Les pièces des véhicules ne s’adaptent pas toujours bien les unes aux autres en raison des différences de matériaux. De plus, l’exposition continue à la chaleur entraîne également des problèmes d’assemblage et de démontage. Les ingénieurs peuvent surmonter ce problème en vérifiant systématiquement la qualité. Ils analysent la consistance et la dureté du matériau, garantissant ainsi de meilleurs ajustements par pression.

 

Fabrication de roulements

Les roulements doivent être parfaitement connectés pour garantir leur fonctionnalité. La surveillance et le calcul des tolérances en temps réel peuvent y parvenir. Les fabricants peuvent rapidement collecter et résoudre les problèmes pour s’assurer que les pièces s’adaptent les unes aux autres.

 

Voici un tableau de tolérance d’ajustement par pression classant ses différentes applications :

 

Industrie	Application	Type d’ajustement
Automobile	Composants moteur, engrenages et roulements	Ajustement de contrainte
Aérospatiale	Composants structurels, turbines et fixations	Ajustement de transition/contrainte
Électronique	Connecteurs, boîtiers et dissipateurs thermiques	Ajustement de jeu/transition
Dispositifs médicaux	Outils chirurgicaux, prothèses et implants	Ajustement de contrainte
Robotique	Actionneurs, engrenages et cadres structurels	Ajustement de transition/contrainte
Produits de consommation	Moteurs, outils et appareils ménagers	Ajustement de jeu
Usinage CNC direct	Pour fournir des pièces à différentes industries	Ajustement de transition/contrainte/de jeu

 

Foire aux questions

 

Quelle est la plage de jeu pour un ajustement serré ?

La plage est généralement de 0,0005 à 0,001 pouce. Cependant, dans certaines applications, elle peut s’étendre jusqu’à 0,003 pouce.

 

L’ajustement serré est-il applicable à tous les matériaux ?

Le meilleur atout de l’ajustement serré est sa compatibilité. Le processus est compatible avec différents matériaux, notamment le métal et les plastiques. De plus, il peut être appliqué dans un environnement à haute pression.

 

Comment la tolérance d’ajustement serré est-elle applicable aux dispositifs médicaux ?

Les ajustements serrés à tolérance sont utilisés pour assembler des implants et d’autres outils dans les dispositifs médicaux. Ils garantissent également l’exactitude et la précision des instruments chirurgicaux.

 

Comment l’usinage CNC permet-il d’obtenir des tolérances précises pour les ajustements serrés ?

Les machines CNC utilisent une programmation et des outils avancés pour contrôler les dimensions. Elle offre une précision extrême, atteignant souvent des tolérances aussi serrées que ± 0,001 mm. Des techniques telles que la surveillance en temps réel et la finition de surface garantissent une précision supplémentaire.

 

Comment puis-je garantir des ajustements serrés cohérents pendant la fabrication ?

• Utilisez des machines CNC de haute précision.
• Mettre en œuvre une surveillance en temps réel et des mesures en cours de fabrication.
• Effectuer une analyse approfondie des matériaux et un contrôle qualité.

 

Puis-je utiliser l’ajustement par pression dans l’aluminium ?

L’aluminium est un métal mou. Vous pouvez utiliser l’ajustement par pression, mais soyez prudent avec les mesures de déformation.

 

Conclusion

 

La tolérance est importante dans un ajustement par pression. Elle garantit la fonctionnalité, la fiabilité et la durabilité des différents produits. Pour plus de détails, reportez-vous au tableau d’ajustement par pression. Il est important de connaître les facteurs et les limites pour obtenir les meilleurs résultats.