Rondelle plate VS rondelle élastique : Choisir les bonnes fixations

Pour les applications de fixation, le choix de la bonne rondelle peut faire la différence entre un échec coûteux et un projet réussi. Il est donc très important de connaître les différences entre les rondelles plates et les rondelles élastiques. Ces connaissances aident les professionnels de la construction et de l'ingénierie à maximiser la sécurité, la fiabilité et la performance de leurs projets.

Aujourd'hui, nous allons vous donner un aperçu complet des rondelles plates et des rondelles élastiques. Nous connaîtrons leurs caractéristiques, leurs applications et leurs critères de sélection. À la fin de cet article, vous disposerez des connaissances nécessaires pour choisir la rondelle la mieux adaptée à vos besoins particuliers.

Qu'est-ce qu'une rondelle plate ?

Les rondelles plates sont des pièces minces en forme de disque avec un trou central. Elles sont conçues pour protéger les surfaces, diffuser la charge et donner une surface d'appui lisse. Il en existe de nombreux types différents, tels que USS, SAE et des versions trempées. 

Les fabricants de rondelles plates utilisent des matériaux tels que l'acier, le laiton et l'acier inoxydable. Chaque matériau possède des propriétés particulières pour des utilisations différentes. Ces fixations polyvalentes sont très importantes dans de nombreuses situations d'assemblage dans de multiples industries. Pour ceux qui cherchent à s'approvisionner en grandes quantités d'éléments de fixation, Boulons et écrous en gros peut fournir une solution rentable pour vos projets en cours

Qu'est-ce qu'une rondelle élastique ?

Les rondelles élastiques se distinguent des rondelles plates par leur conception non plate. Cette conception permet une déflexion axiale. Ces fixations techniques offrent une résistance aux vibrations et à la tension dans les assemblages boulonnés. Les types courants de rondelles élastiques sont les rondelles Belleville, les rondelles fendues et les rondelles ondulées. Chacune possède des caractéristiques mécaniques particulières. Les rondelles élastiques en acier inoxydable et en acier sont généralement utilisées car elles présentent une grande résistance à la corrosion et une grande élasticité.

 Les rondelles élastiques permettent de maintenir la tension des boulons et de compenser la croissance thermique. Elles sont donc parfaites pour les opérations à haute performance. On les trouve principalement dans les machines industrielles, les suspensions de voitures et les machines aérospatiales.

Rondelles plates et rondelles élastiques : Principales différences

Après avoir découvert les principes de base des rondelles plates et des rondelles élastiques, examinons leurs caractéristiques distinctives.

Forme et design

Les rondelles plates présentent une surface plane et une épaisseur constante. Cette épaisseur est généralement comprise entre 0,5 mm et 3 mm. Cette structure répartit la charge de manière égale sur une large surface. En revanche, les rondelles élastiques ne sont pas plates et permettent une compression axiale. Leurs formes spéciales, telles que les rondelles fendues spiralées en forme de cône ou les rondelles Belleville, leur permettent de se comprimer sous l'effet de la pression. 

Propriétés mécaniques

Sous charge, les rondelles plates présentent une faible déformation élastique et conservent leur forme d'origine. Elles répartissent également les contraintes sur toute leur surface et supportent principalement des pressions allant jusqu'à 30 000 psi.

Les rondelles élastiques sont formées pour une déformation élastique contrôlée. Leur propriété de déviation non linéaire de la charge leur permet de libérer et d'absorber de l'énergie. Cette propriété augmente leur résistance à la fatigue, certaines rondelles élastiques subissant plus d'un million de cycles de compression. Elle est importante dans les situations où des vibrations et des charges instables sont impliquées.

Capacités de résistance aux vibrations

Les rondelles plates offrent une faible résistance intégrée aux vibrations et dépendent principalement de la friction pour maintenir l'intégrité de l'articulation. Leur efficacité diminue dans les environnements sujets aux vibrations et il est possible qu'elles se desserrent à des fréquences aussi basses que 10 Hz.

Les rondelles élastiques amortissent activement les vibrations. Leur nature élastique absorbe l'énergie vibratoire et préserve la tension des boulons même en cas de vibrations à haute fréquence jusqu'à 2000 Hz. Ceci est particulièrement important dans des opérations telles que les machines industrielles ou les moteurs automobiles.

Avantages et inconvénients des rondelles plates et des rondelles élastiques

Afin d'acquérir une connaissance approfondie de ces fixations, nous allons maintenant comparer leurs avantages et leurs inconvénients.

Rondelles plates

Les rondelles plates répartissent bien les charges et distribuent les forces sur des surfaces jusqu'à 300% plus grandes que le diamètre du boulon. Cela permet de réduire considérablement concentrations de contraintes. Sur les matériaux plus tendres, ils permettent de minimiser les dommages de surface. Ils peuvent supporter des pressions allant jusqu'à 30 000 psi sans se déformer.

Grâce à leur surface de contact lisse, les rondelles plates augmentent la stabilité du matériau. Elles peuvent racheter de petites rugosités de surface jusqu'à 0,5 mm. Les utilisations à grande échelle bénéficient de leur faible coût, avec des prix en vrac aussi bas que $0,01 l'unité.

Mais les rondelles plates présentent également certains inconvénients. Leur résistance aux vibrations est faible, ce qui peut entraîner un desserrage sous des charges dynamiques supérieures à 10 Hz. Les situations de fortes vibrations peuvent nécessiter des mécanismes de verrouillage supplémentaires, ce qui peut augmenter le coût et la complexité de l'assemblage.

Rondelles élastiques

Les rondelles élastiques maintiennent la tension dans les assemblages boulonnés jusqu'à une fréquence de 2000 Hz. C'est pourquoi elles sont très résistantes aux vibrations. Leur capacité à libérer et à absorber l'énergie leur permet de compenser les contractions et les dilatations thermiques. Elles préservent ainsi la fermeté des assemblages de -40°C à 120°C. Les assemblages nécessitant un contrôle précis de la précharge bénéficient de leur flexibilité axiale. Certains modèles offrent des capacités de charge de 71 N à 55 600 N.

Les rondelles élastiques présentent également certaines limites. Leur forme complexe peut augmenter les concentrations de contraintes. Cela peut entraîner des problèmes de fatigue dans les opérations à cycle élevé si le nombre de cycles est supérieur à 1 million. Elles répartissent les charges sur des surfaces plus petites que les rondelles plates, qui ne couvrent généralement que 1,5 fois le diamètre du boulon. Elles coûtent généralement 3 à 5 fois plus cher que les rondelles plates en raison de la complexité de leur processus de fabrication.

Tableau de comparaison :

Applications industrielles

Les rondelles plates et les rondelles élastiques sont utilisées dans de nombreux secteurs. Voyons comment elles sont utilisées dans certains de ces secteurs.

Rondelles plates

La rentabilité et la flexibilité des rondelles plates les rendent très importantes dans de nombreuses industries.

Construction et fixation générale

Les rondelles plates jouent un rôle important dans les assemblages de poutres en acier où elles répartissent des charges allant jusqu'à 30 000 psi sur de plus grandes surfaces. Elles sont très utiles dans les fermes de toit pour empêcher le fendillement du bois en dispersant la pression des boulons. Les rondelles plates ont également une fonction importante dans les systèmes d'ancrage en béton où elles diffusent la charge du boulon d'ancrage. Elles offrent une protection contre la fissuration du béton sous une forte résistance à la traction allant jusqu'à 150 000 N.

Plomberie

Les raccords de brides de tuyaux bénéficient de rondelles plates qui garantissent une compression égale du joint et maintiennent l'intégrité du joint entre -40°C et 120°C de fonctionnement du système. Ces rondelles sont également nécessaires pour assurer l'étanchéité de la plomberie. Elles empêchent les fuites dans les installations de robinetterie sous une pression de 80 psi.

Travail du bois

Dans la fabrication de meubles, les rondelles plates protègent le bois tendre contre les dommages. Elles empêchent les vis de s'enfoncer dans le bois. Elles préservent également la solidité des joints sous des charges allant jusqu'à 500 kg. Les fabricants de terrasses utilisent ces rondelles pour résister à l'humidité autour des fixations, ce qui ajoute presque 5 ans à la durée de vie de la terrasse.

Rondelles élastiques

Alors que les rondelles plates sont idéales pour les utilisations statiques, les rondelles élastiques le sont pour les environnements dynamiques.

Aérospatiale

Les situations de fixation importantes dans l'industrie aérospatiale impliquent généralement des rondelles élastiques. Les rondelles d'arrêt fendues empêchent le desserrage des fixations de panneaux de fuselage sous l'effet de vibrations à haute altitude allant jusqu'à 2000 Hz. Malgré des températures élevées allant de -54°C à 300°C, les rondelles élastiques coniques des supports de moteur d'avion maintiennent la tension des boulons.

Équipement industriel

Les machines industrielles lourdes bénéficient des propriétés de résistance aux vibrations des rondelles élastiques. Dans les machines d'exploitation minière, les concasseurs utilisent des rondelles Belleville pour maintenir la solidité des joints sous des charges allant jusqu'à 55 600 N. Les éoliennes utilisent des empilements de ressorts à disque dans les mécanismes d'inclinaison des pales. Elles permettent de grandes déviations tout en conservant un couple stable pendant plus de 20 ans d'utilisation.

Assemblages de véhicules et de machines

Les rondelles Belleville maintiennent une précharge exacte dans les pièces de soupapes des moteurs automobiles et subissent des vibrations à haute fréquence allant jusqu'à 2000 Hz. Les systèmes de suspension utilisent ces rondelles pour absorber les chocs de la route et améliorer le confort de conduite. Les machines-outils utilisent des rondelles ondulées dans les configurations de broches pour équilibrer les vibrations. dilatation thermique sur des plages de température allant de -40°C à 120°C. Il garantit une précision stable pendant le fonctionnement.

Facteurs à prendre en compte pour choisir le bon lave-linge

Le choix entre les rondelles plates et les rondelles élastiques nécessite une évaluation minutieuse. Voici les facteurs importants qui vous aideront à prendre les meilleures décisions.

Exigences en matière de résistance à la corrosion

Les facteurs environnementaux sont importants pour la durée de vie d'une rondelle. Les rondelles plates et élastiques en acier inoxydable résistent à la corrosion dans des conditions difficiles. Pour les environnements extrêmes, des revêtements spéciaux peuvent supporter jusqu'à 1 000 heures d'essais au brouillard salin. Évaluez vos défis environnementaux pour choisir le bon matériau.

Exigences de charge spécifiques à l'application

Le choix de la rondelle dépend des exigences de charge. Les rondelles plates sont efficaces pour les charges statiques allant jusqu'à 30 000 psi. En revanche, les rondelles élastiques supportent des charges dynamiques de 71 N à 55 600 N. Tenez compte de vos besoins particuliers en matière de répartition de la force avant de faire votre choix.

Considérations relatives au rapport coût-efficacité et à la longévité

L'équilibre entre le prix initial et les bénéfices à long terme doit être pris en compte. Alors que les rondelles élastiques coûtent 3 à 5 fois plus cher que les rondelles plates, leur résistance aux vibrations peut augmenter la durée de vie des fixations jusqu'à 300%. Évaluez votre budget en fonction de la durée de vie prévue pour connaître le composé le plus rentable.

Exposition aux vibrations et aux chocs

Les rondelles élastiques sont plus efficaces dans les environnements soumis à de fortes vibrations. Elles restent efficaces à des fréquences allant jusqu'à 2000 Hz. Les rondelles plates peuvent suffire pour les utilisations à faibles vibrations, inférieures à 10 Hz. 

Accessibilité de l'installation et de l'entretien

Les rondelles plates permettent une installation plus rapide en raison de leur simplicité. Les rondelles à ressort peuvent nécessiter une certaine inclinaison qui peut augmenter le temps d'installation de 15 à 30 secondes par fixation. Cela affecte la productivité à long terme, c'est pourquoi il faut bien réfléchir à ces facteurs.

Compatibilité des matériaux de fixation

Les matériaux doivent être compatibles pour obtenir les meilleures performances. Corrosion galvanique peut survenir lorsque des métaux différents entrent en contact. Par exemple, il est conseillé d'utiliser des rondelles en acier inoxydable avec des boulons en acier inoxydable pour réduire les risques de corrosion.

Conclusion

Le choix entre les rondelles plates et les rondelles élastiques dépend de vos besoins particuliers. Des facteurs tels que la résistance aux vibrations, les conditions environnementales et la dispersion de la charge doivent guider votre décision. Le détail des points forts et des limites de chaque type de rondelle garantit la réussite du projet et la performance de la fixation.

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