Dans la tendance du développement léger des véhicules, les pièces en alliage d'aluminium ont été largement utilisées.l'utilisation d'un alliage d'aluminium pour ces pièces peut réduire le poids du châssis tout en assurant la résistance et la rigiditéEn outre, dans les composants du moteur, tels que les blocs moteur et les têtes de cylindre,l'application d'alliage d'aluminium peut réduire le poids du moteur, ce qui contribue à améliorer la puissance du moteur.le développement de véhicules légers est bénéfique pour améliorer l'économie de carburant des véhicules à essence traditionnels et l'autonomie des véhicules électriques.

01

Différences entre les pièces en acier et en aluminium

1.1 Durée d'engagement

Pour éviter que les connexions filetées ne glissent,la différence de longueur d'engagement des connexions filetées entre les pièces en acier et les pièces en aluminium découle principalement des différentes caractéristiques des matériaux.

La résistance et la dureté de l'acier sont généralement supérieures à celles de l'aluminium.la longueur d'engagement requise pour le raccordement fileté des pièces en acier est relativement courtePar exemple, dans des conditions de charge modérée, un fil d'acier n'a peutêtre besoin que d'une longueur d'engagement de 0,7 à 1,5 fois le diamètre du fil pour assurer la résistance de la connexion.

Cependant, la résistance de l'aluminium est relativement faible. Afin d'obtenir la même résistance et la même fiabilité de connexion, ses connexions filetées nécessitent souvent une plus longue longueur d'engagement,dont le diamètre peut être de 2 à 3 fois le diamètre du fil.

En outre, l'aluminium a un coefficient de dilatation thermique relativement élevé.la stabilité des connexions filetées des pièces en aluminium peut être affectéePour compenser cette déficience, la longueur d'engagement est généralement augmentée pour améliorer la stabilité et la fiabilité de la connexion.la déformation et l'usure du fil sont susceptibles de se produire pendant le processus de raccordement au filPour réduire l'impact de ces situations sur les performances de connexion, il est également nécessaire d'augmenter la longueur d'engagement des connexions filetées des pièces en aluminium.

Les exigences détaillées relatives à la longueur minimale d'engagement des pièces en aluminium et en acier figurent dans le tableau suivant.

1.2 Capacité de support de résistance à la compression
Afin d'assurer la fiabilité des connexions boulonnées et d'éviter que les surfaces connectées ne soient écrasées, il est nécessaire de vérifier la pression de surface à la fois à l'état de montage et à l'état de fonctionnement,exigeant que la pression de surface à l'articulation ne dépasse pas la contrainte de compression ultime des parties connectéesDans le cas contraire, des dommages aux pièces connectées et une atténuation de la force de pré-serrage surviendront, entraînant la défaillance de la connexion filetée.

De manière générale, la résistance à la compression des joints filetés des pièces en acier est généralement nettement supérieure à celle des pièces en aluminium.

Prenant comme exemples l'acier structural à carbone commun (comme l'acier 45) et l'alliage d'aluminium (comme l'alliage d'aluminium 6061),sous la condition de connexions filetées ayant les mêmes spécifications et dimensions: la résistance à la compression des connexions filetées des pièces en acier 45 peut atteindre plus de 800 MPa, voire dépasser 1000 MPa dans certains cas de traitement optimisé et de fabrication de haute qualité.La résistance à la compression des connexions filetées des pièces en alliage d'aluminium 6061 est généralement d'environ 250 MPa à 350 MPa.

La raison principale de cette différence réside dans le fait que la résistance et la dureté de l'acier sont généralement supérieures à celles des alliages d'aluminium.La structure cristalline et la composition chimique de l'acier lui permettent d'avoir une meilleure capacité à résister à la déformation par compression et aux dommages.

1.3 Processus de serrage selon la méthode du couple-angle

Le module d'élasticité de l'acier est généralement compris entre 200 et 210 GPa, tandis que celui de l'aluminium est d'environ 70 à 80 GPa.

Le module d'élasticité est un indicateur de la rigidité d'un matériau, représentant sa capacité à revenir à son état d'origine après avoir été soumis à une force.Le module d'élasticité de l'acier varie généralement de 190 à 210 GPaEn raison du faible module d'élasticité de l'aluminium, sous la même force, une tige en aluminium sera relativement plus sujette à la déformation.

Lors du serrage des boulons, puisque l'aluminium est plus susceptible de se déformer, c'est-à-dire lorsqu'il est serré sous le même angle,l'augmentation du couple et de la force axiale sur les pièces en aluminium sera inférieure à celle des pièces en acierPar conséquent, pour obtenir la même valeur de force axiale, un angle de rotation plus grand sera nécessaire pour les pièces en aluminium.la valeur de la force axiale qui peut être obtenue en serrant une pièce en acier à 60 Nm + 90° doit être obtenue en serrant une pièce en aluminium à 60 Nm + 120°Par conséquent, le procédé de serrage appliqué aux pièces en acier n'est pas nécessairement directement applicable aux pièces en aluminium.et il est nécessaire de déterminer le procédé de serrage approprié par des essais expérimentaux.

1.4 Charge axiale sur le boulon

Lorsque la paire de connexion supporte une charge axiale FA, la charge axiale se décompose sur le boulon et la pièce connectée.Les valeurs de répartition spécifique sont indiquées dans les formules de calcul suivantes:La formule 1 est la composante de la charge axiale sur le boulon, et la formule 2 est la composante de la charge axiale sur la pièce connectée.

Parmi eux:

F_Une:Travail extérieur axiale.

F_SA:Composant de la charge axiale sur le boulon.

F_{- Je vous en prie.}:Composante de la charge axiale sur la pièce connectée.

δ_P:Conformité de la pièce connectée.

δ_SConformité du boulon.

1.5 Stress supplémentaire à haute température

Pour les applications de raccordement fileté dans des lieux de raccordement à haute température, les différents coefficients de dilatation thermique des boulons et des pièces raccordées peuvent entraîner des contraintes supplémentaires,une résistance à l'usure d'un poids inférieur ou égal à 1 kPa.

Lorsqu'un boulon d'acier et une pièce d'acier sont couplés, puisque les coefficients de dilatation thermique des matériaux sont fondamentalement les mêmes, il n'y aura pas de contrainte supplémentaire.

Lorsqu'un boulon d'acier et une pièce connectée en aluminium sont couplés, les coefficients de dilatation thermique de l'acier et de l'aluminium sont différents.Le coefficient de dilatation thermique de l'aluminium est d'environ 23.6×10−6/°C, tandis que celle de l'acier est d'environ 12×10−6/°C. Au fur et à mesure que la température change, leur volume change dans des proportions différentes.Le plus grand coefficient de dilatation thermique de l'aluminium signifie que lorsque la température augmente, il se dilate plus que l'acier; et lorsque la température baisse, l'aluminium se contracte aussi plus que l'acier.Cette différence dans le coefficient de dilatation thermique peut entraîner une contrainte supplémentaire dans la paire de connexion filetéeLorsque la température augmente, le stress supplémentaire lié à l'assemblage augmente; lorsque la température diminue, le stress supplémentaire lié à l'assemblage diminue.