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PFE GIAT Industries Maîtrise des Assemblages Vissés Christine Devos Sandrine Laffage François Mazières Frédéric Théoule Daniel Tachon Stéphane Viganne.

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1 PFE GIAT Industries Maîtrise des Assemblages Vissés Christine Devos Sandrine Laffage François Mazières Frédéric Théoule Daniel Tachon Stéphane Viganne Henri Laurent Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 PFE GIAT Industries Maîtrise des Assemblages Vissés PFE GIAT Industries Maîtrise des Assemblages Vissés

2 PFE Validation des études dingénieur Introduction Nos compétences au service du besoin de GIAT Industries pour la Maîtrise des Assemblages Vissés Management de projet répondre aux attentes dans les 5 mois impartis Connaissances techniques pointues Outils qualité assurer qualité et fiabilité des résultats Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 Introduction

3 I - LAssemblage Vissé II - Conduite du Projet III - Contrôle Ultrasonore IV - Plan dExpérience V - Serrages Couple / Angle VI - Industrialisation Serrage à lAngle VII - Synthèse générale PLAN Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 PLAN

4 I – LAssemblage Vissé Etat des lieux Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 I – LAssemblage Vissé Objectif Problème récurrent dans lensemble des industries : - transport - raffinerie - construction navale … Fort impact financier et humain Maîtrise du procédé des assemblages vissés : Augmenter la fiabilité

5 LAssemblage Vissé Définition Tension dans la vis Force de rappel maintenant les deux pièces à serrer lune contre lautre Montage Couple de Serrage Couple théorique permettant dobtenir la tension désirée Angle de Serrage Angle assurant lallongement nécessaire à la mise sous tension Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 I – LAssemblage Vissé

6 Montage NON maîtrisé de lAssemblage Vissé Sollicitations mécaniques Environnement de Définition Définition de la Vis Tension dans la vis Couple de Serrage B UREAU D E TUDE Conception Assemblage Validation Théorique P RODUCTION Application du Process (fiches métier) GIAT INDUSTRIES ASSEMBLAGEVISSEASSEMBLAGEVISSE II – Conduite du projet Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 II – Conduite du Projet Assurer la MAITRISE du montage de lAssemblage Vissé EQUIPE INSA Conduite de projet

7 Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 II – Conduite du Projet Extérieurs Conseils Moyens Techniques Moyens de Mesures Kraütkramer, CAST LAMCOS, CNDRI Bureau dEtude Service Méthode Production Recherches Scientifiques CETIM, AFNOR, Thèses Production Bureau dEtude Équipe GIAT Roanne Expression du Besoin Moyens Équipe PFE - INSA Actions Evaluation des Serrages Angle / Couple Paramètres Influents sur un assemblage vissé Coeff. de Frottement Benchmarking Plan dExpérience Actions Générales

8 Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 II – Conduite du Projet Groupe de Travail INSA Organismes de Recherche CETIM, AFNOR, Thèses Industriels Kraütkramer, CAST Équipe GIAT M. Tachon (Direction), M. Viganne (Méthode) M. Laurent (Production), M. Lorenzoni (B.E.) Professeurs INSA M. Remond (GMD), M. Long (GMC) M. Peix (GMC), M. Théoule (MIP2) P RODUCTION Définition besoin matériel Organisation de l'atelier C ONNAISSANCES T ECHNIQUES Plan dExpérience Résistance des Matériaux B ENCHMARKING Mesure par Ultra-Sons Serrage à lAngle G ESTION DE P ROJET Planification Travail en équipe Mesure des risques Diagramme des Compétences

9 Principe III – Contrôle Ultrasonore Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 III – Contrôle Ultrasonore Sonde Émettrice Sonde Réceptrice Onde US Bulle dAir Propagation dune onde ultrasonore à lintérieur du matériau Moyen de contrôle non destructif Modification de la propagation de londe à la rencontre dun hétérogénéité Comparaison du signal de sortie avec un signal de référence pour définir le défaut

10 Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 III – Contrôle Ultrasonore Dispositif Générateur dimpulsions Traducteur Emetteur Appareil de visualisation Traducteur Récepteur Contrôle sur pièce Couplant Aspérités macroscopiques à la surface de la pièce Défaut dans le plan de propagation de londe Matériau hétérogène Défaut petit par rapport à la longueur donde Limites

11 Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 III – Contrôle Ultrasonore Applications Industrielles Mesure dÉpaisseur Recherche de défaut dans les Soudures, Moulages Définition de Défaut dans le volume dune pièce, dans sa forme et sa dimension Contrôle de lÉtat de Surface (corrosions, aspérités, …) Mesure de la Vitesse du Son dans un matériau contraint ou non

12 Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 III – Contrôle Ultrasonore Application au Contrôle de Vissage Le temps de parcours dune onde US dans une vis augmente avec : - lallongement géométrique de la vis - la modification de la célérité due à la contrainte La tension dans la vis est accessible par la différence de temps entre létat à vide et létat sous charge :

13 Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 III – Contrôle Ultrasonore Contraintes Surfaces lisses Surfaçage des deux extrémités Réflexions non déviées aux extrémités Extrémités parallèles et perpendiculaires à laxe de la vis Mesure en continue Sonde émettrice et réceptrice en bout de filet Réception dun signal exploitable Signal très amorti et peu divergent

14 Objectifs IV – Plan dExpérience Quantifier les effets des paramètres et de leurs interactions. Connaissance accrue du procédé : influence des différents paramètres A B Méthode générale Plan d expérience Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 IV – Plan dExpérience

15 Prise en compte des résultats Présentation au groupe de travail des résultats exploitables Déroulement Plan Expérience Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 IV – Plan dExpérience DECISION DE GIAT Exploitation Action Plan Expérience Détermination des assemblages caractéristiques Benchmarking Recherche des paramètres influents Réunion préliminaire Suivi Mensuel Réunions Traitement Résultat Expérimentation

16 Paramètres étudiés Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 IV – Plan dExpérience SOURCES ABCDEF Préparation Etat Surface sous tête Matériau Plaque Trouée Rondelle CS Etat surface vis Matériau Plaque Taraudée Niveaux -1Dégraissé peint Ra 0,8 Acier ordinaire nonDacromet Alu + insert Niveaux 0 Filet Graissé non-peint Ra 0,8 Acier à Blindage Niveaux 1 Filet Graissé + Loctite non-peint Ra 6,3 THDoui Zinguée - Chromatée Acier blindé

17 Choix de la Méthode dExpérimentation Appropriée Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 IV – Plan dExpérience Plan Complet - Plan Fractionnaire à 1 répétition : évaluation de la dispersion 216 expériences - Plan Complémentaire sans répétition : précision des résultats 108 expériences Nombre total de 324 expériences

18 Expérimentation sur Site Organisation Humaine 4 personnes - 4 tâches principales - préparation des éprouvettes pour chaque expérience - vissage - mesures avec le BoltMike 3 - dévissage + notation des résultats mesurés Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 IV – Plan dExpérience Organisation Matérielle 2 ateliers en alternance - 2 binômes

19 Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 IV – Plan dExpérience

20 Résultats Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 IV – Plan dExpérience SOURCES ABCDEF Préparation Etat Surface sous tête Matériau Plaque Trouée Rondelle CS Etat surface vis Matériau Plaque Taraudée Niveaux -1dégraissé peint Ra 0,8 Acier ordinaire nonDacromet Alu + insert Niveaux 0 Graissé Filet non-peint Ra 0,8 Acier à Blindage Niveaux 1 Graissé + Loctite non-peint Ra 6,3 THDoui Zinguée - Chromatée Acier blindé SourceEffetFstat% dInfluence E ,8 A ,0 DEF ,6 AD ,9 F ,7 DE ,6 D ,2 Tension Moyenne N

21 Fiche Coefficient de Frottement Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 IV – Plan dExpérience

22 Cohérence générale des résultats Les valeurs extrêmes supérieures du prédicteur sont plus importantes Le prédicteur est une version plus spécifique de la norme, en accord avec les différentes configuration de GIAT Industries. Fiabilité

23 V – Serrages Couple / Angle Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 V – Serrages Couple / Angle AvantagesInconvénientsIncertitude Serrage au Couple Serrage continu Souplesse des matériaux sans influence Déclenchement de la clé dynamométrique peu fiable Grande influence de lincertitude sur le coefficient de frottement = 28% Serrage à lAngle Précharge bien maîtrisée (coeff. de frottement peu influent) Précharge proportionnelle à langle de serrage Pas de problème de grippage Angles très petits peu fiables Souplesse des matériaux à maîtriser Discontinuité du serrage = 15% Q Q Q Q

24 Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 V – Serrages Couple / Angle Assemblages OptimisésAssemblages Non Optimisés Méthodes de calcul des Consignes de Serrage Détermination du coefficient de frottement Calcul des consignes de serrage Logiciel COBRAFiche de calcul Choix de la méthode à appliquer : couple, couple + angle Limites Besoin dun technicien formé sur COBRA Connaissance des caractéristiques de lassemblages Non prise en compte : - du phénomène de torsion dans la vis - de la souplesse des matériaux

25 Phase pilote de Qualification Généralisation du Procédé Contrôle Continu Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 VI – Industrialisation Serrage à lAngle VI – Industrialisation Serrage à lAngle AP CD Méthodologie de DEMING

26 VII – Synthèse Générale Approche Pragmatique et Objective du sujet Développement dOutils Spécifiques Démarche Globale : Intégration des Outils Développés Continuité de lAction Soutenance PFE INSA-GIAT - 22 Juin 2004 VII - Synthèse Générale Techniquement Travail dÉquipe Humainement Expérience très positive Techniquement et Humainement Bilan


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