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Contrôle du serrage par fibre optique

Ou comment rendre le boulon intelligent !

Il existe plusieurs solutions qui permettent le contrôle du serrage, chacune présentant ses avantages et ses inconvénients. Parmi celles-ci, nous allons nous intéresser dans cet article à la boulonnerie intégrant directement un capteur par fibre optique.
Nous allons le voir, cette solution est particulièrement pertinente dans le cas d’un besoin de surveillance d'assemblages stratégiques situés dans un milieu difficile.

Comment ça fonctionne ?

Cette solution est basée sur l’intégration d’un capteur en fibre optique aux vis, goujons et autres tiges filetées à partir du M3. La vis intègre une fibre qui est solidarisée par collage. Il est donc possible de modifier de la visserie existante, mais en général il sera plus judicieux de commander directement la boulonnerie équipée.
Le serrage de la boulonnerie provoque un allongement de la fibre qui est détecté par le capteur de contrainte, comme présenté sur le schéma ci-dessous :

Principe de fonctionnement

L’allongement va évoluer dans plusieurs cas de figures :

La boulonnerie connectée par capteur à fibre optique a deux fonctions en une : elle permet d'une part de pouvoir déterminer le serrage avec une très grande précision (de l'ordre de 0,5 µm/m) et de d'autre part de surveiller l’intégrité des assemblages vissés dans des environnements hostiles et/ou difficiles d’accès.

Cette solution – connue sous la marque C-Bolt - est Franco/Canadienne. Elle est le résultat de la collaboration des sociétés OpSens basée à Québec - inventeur du capteur interféromètre, FT Mesure basée sur Annecy, qui a développé le concept, et Cathelain, située entre Lille et Dunkerque - fabricant de boulonnerie spéciale.

Quels sont les avantages de la solution ?

L’un de ses avantages c’est qu’elle peut être installée sur l’ensemble des sites industriels et dans tous les secteurs d’interventions. De plus, par sa constitution passive, cette solution n’émet pas de perturbations. Enfin, la fibre optique est insensible :


Et les inconvénients ?

Etant donné que la vis est percée, son intégrité et donc sa résistance sont très légèrement diminués. Cependant, cette dégradation est négligeable et bien en deçà des cœfficients de sécurité habituellement utilisés (pour ordre d'idée, environ 2% de perte sur du M16).
Ensuite, cette solution étant exclusive et fabriquée par une seule société, il n'est pas possible de faire jouer la concurrence sur des affaires nécessitant ce genre de solutions...

Exploitation de la solution

Dans la phase d’exploitation, la grande précision de cette solution permet également de détecter des goujons défaillants sans même que ceux-ci soient instrumentés, du moment qu’ils fassent partie du montage connecté. Par exemple, dans le cas d’une bride, il faut qu’elle soit équipée d’au moins trois goujons connectés pour détecter une défaillance de toutes les pièces (par sectorisation de la couronne et détection des reports de charges).

Dans le cas d’un besoin de surveillance occasionnelle comme un arrêt, l’opérateur de maintenance peut être équipé d’un appareil portable sur batterie lui permettant de collecter, rapidement et par un simple connecteur, les informations de chaque boulon connecté (et identifié) puis de télécharger les données dans un ordinateur afin de les analyser.

Dans le cas où l’installation nécessite une surveillance permanente, le capteur est directement relié à un appareil appelé "conditionneur de signal", qui est déporté par un cheminement de câbles à une distance pouvant aller jusqu’à 3,5 kilomètres. Cette solution permet de faire de la maintenance prédictive. En effet, cette méthode soumet l’intervention au bon moment et au bon endroit ce qui limite les arrêts de production intempestifs et cible avec précision les travaux à réaliser.

Goujon C-Bolt installé
Goujon C-Bolt
Exemple d'un goujon équipé avec la solution C-Bolt


Article rédigé par Yannick TREGOUET, Spécialiste en solutions de contrôle du serrage

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