Les goupilles et clavettes sont des éléments essentiels pour sécuriser les assemblages mécaniques. Ces pièces permettent de maintenir solidement en place différents composants tout en assurant leur alignement précis. Le choix du type et des dimensions de goupilles ou clavettes dépend de l'application visée et des contraintes mécaniques en jeu. Un dimensionnement adéquat est crucial pour garantir la fiabilité et la durabilité des assemblages. Les principaux types de goupilles et clavettes sont à découvrir ainsi que leurs caractéristiques, afin de vous aider à sélectionner les modèles les plus appropriés pour vos projets.
Types de goupilles pour assemblages mécaniques sécurisés
Les goupilles se déclinent en plusieurs types, chacun présentant des caractéristiques propres. Le choix du modèle dépend principalement de la nature de l'assemblage et des contraintes mécaniques auxquelles il sera soumis. Une sélection judicieuse permet d'obtenir un maintien optimal des pièces tout en facilitant leur montage et démontage éventuel.
Goupilles cylindriques pour ajustements serrés précis
Les goupilles cylindriques sont utilisées pour réaliser des assemblages nécessitant un ajustement serré et précis. Leur forme parfaitement cylindrique assure un contact uniforme avec les alésages des pièces à assembler. Ces goupilles sont généralement en acier trempé, offrant une excellente résistance mécanique. Leur mise en place se fait par emmanchement à la presse, ce qui garantit un maintien très rigide. Les goupilles cylindriques sont particulièrement adaptées aux assemblages permanents ou semi-permanents soumis à des efforts importants. Elles permettent de transmettre efficacement les efforts de cisaillement entre les pièces assemblées. Leur utilisation est courante dans la construction mécanique, l'automobile ou l'aéronautique pour assembler des carters, des brides ou des flasques.
Goupilles coniques pour assemblages auto-bloquants durables
Les goupilles coniques présentent une forme légèrement conique, avec un angle de conicité généralement compris entre 1:50 et 1:100. Cette géométrie particulière leur confère des propriétés auto-bloquantes très intéressantes. Lors de leur mise en place, la goupille conique exerce une pression croissante sur les parois de l'alésage, créant ainsi un serrage progressif. Ce mécanisme permet d'obtenir un assemblage extrêmement rigide et résistant aux vibrations. Les goupilles coniques sont fréquemment employées dans les applications nécessitant un positionnement précis et durable des pièces. On les retrouve notamment dans les outillages, les gabarits de montage ou les équipements industriels. Leur démontage peut nécessiter l'utilisation d'un extracteur spécifique. Il est recommandé de prévoir un léger jeu entre la goupille et l'alésage pour faciliter l'insertion et éviter tout risque de grippage.
Goupilles élastiques pour fixations démontables faciles
Les goupilles élastiques, également appelées goupilles fendues, offrent une solution de fixation démontable simple et économique. Elles sont constituées d'un tube fendu sur toute sa longueur, ce qui leur confère une certaine élasticité radiale. Cette caractéristique permet une mise en place aisée, sans nécessiter d'outillage spécifique. Les goupilles élastiques s'adaptent à des alésages présentant des tolérances relativement larges. Lors de leur insertion, elles se compriment légèrement puis exercent une pression sur les parois du trou, assurant ainsi le maintien en position. Ces goupilles sont particulièrement appréciées pour les assemblages nécessitant des démontages fréquents. On les utilise couramment dans l'industrie automobile, l'électroménager ou le matériel agricole. Il existe différents types de goupilles élastiques, comme les modèles spiralés offrant une meilleure tenue aux vibrations. Vous trouverez notamment sur fabory.com un large choix de goupilles et clavettes pour répondre à vos besoins spécifiques.
Choisir les clavettes adaptées selon l'application visée
Les clavettes jouent un rôle fondamental dans la transmission de puissance entre un arbre et un moyeu. Elles permettent de transmettre efficacement le couple tout en assurant un positionnement angulaire précis des pièces. Le choix du type de clavette dépend de plusieurs facteurs, notamment la puissance à transmettre, les conditions de fonctionnement et les contraintes d'encombrement. Une sélection appropriée est essentielle pour garantir la fiabilité et la longévité du système de transmission.
Clavettes parallèles pour transmission de couple
Les clavettes parallèles, également appelées clavettes ordinaires, constituent la solution la plus courante pour la transmission de couple entre un arbre et un moyeu. Leur section rectangulaire constante sur toute la longueur permet une répartition uniforme des efforts. Ces clavettes sont généralement en acier et disponibles dans une large gamme de dimensions standardisées. Leur mise en place s'effectue dans une rainure usinée sur l'arbre et le moyeu. Les clavettes parallèles offrent une excellente résistance au cisaillement et au matage. Elles sont particulièrement adaptées aux applications impliquant des charges élevées et des vitesses de rotation modérées. On les retrouve fréquemment dans les réducteurs, les pompes ou les ventilateurs industriels. Il est recommandé de prévoir un léger jeu latéral pour faciliter le montage et compenser les éventuelles dilatations thermiques.
Clavettes à bouts arrondis anti-desserrage dynamique
Les clavettes à bouts arrondis, également connues sous le nom de clavettes disques, présentent une forme particulière avec des extrémités semi-circulaires. Cette géométrie spécifique leur confère des propriétés anti-desserrage très intéressantes, notamment en présence de vibrations ou de chocs. Les bouts arrondis permettent en effet de réduire les concentrations de contraintes aux extrémités de la clavette, limitant ainsi les risques de fissuration ou de rupture par fatigue. Ces clavettes sont particulièrement recommandées pour les applications dynamiques soumises à des sollicitations alternées. On les utilise fréquemment dans les transmissions automobiles, les machines-outils ou les équipements agricoles. Leur mise en place nécessite un usinage spécifique des rainures avec des extrémités semi-circulaires correspondantes.
Clavettes tangentielles pour positionnement angulaire précis
Les clavettes tangentielles, également appelées clavettes inclinées, se caractérisent par une forme trapézoïdale avec un angle d'inclinaison généralement compris entre 5° et 10°. Cette géométrie particulière leur permet d'assurer un positionnement angulaire extrêmement précis entre l'arbre et le moyeu. Les clavettes tangentielles offrent une excellente résistance au desserrage et aux vibrations. Elles sont particulièrement adaptées aux applications nécessitant un alignement angulaire rigoureux, comme les arbres à cames, les vilebrequins ou certains équipements de métrologie. Leur mise en place s'effectue par coulissement axial, ce qui facilite le montage et le démontage des pièces. Il est important de respecter scrupuleusement les tolérances d'usinage des rainures pour garantir un fonctionnement optimal.
Dimensionner correctement goupilles clavettes pour usage optimal
Le dimensionnement adéquat des goupilles et clavettes est crucial pour garantir la fiabilité et la durabilité des assemblages mécaniques. Un sous-dimensionnement peut entraîner une rupture prématurée, tandis qu'un surdimensionnement engendre des coûts inutiles et peut complexifier le montage. Le calcul des dimensions doit prendre en compte plusieurs paramètres, notamment les efforts transmis, les caractéristiques mécaniques des matériaux et les conditions de fonctionnement. Pour les goupilles, le diamètre et la longueur sont les principaux paramètres à déterminer. Le diamètre doit être suffisant pour résister au cisaillement, tandis que la longueur influence la répartition des contraintes et la tenue en fatigue. Dans le cas des clavettes, la section et la longueur sont dimensionnées en fonction du couple à transmettre et des pressions de contact admissibles. Des coefficients de sécurité sont généralement appliqués pour tenir compte des incertitudes et des surcharges éventuelles :
| Type de liaison | Effort axial max (kN) | Couple max (Nm) |
|---|---|---|
| Goupille cylindrique Ø10mm | 25 | 80 |
| Clavette parallèle 8x7mm | - | 250 |
Il existe des normes et des guides de calcul spécifiques pour le dimensionnement des goupilles et clavettes, comme la norme ISO 2338 pour les goupilles cylindriques ou la norme DIN 6885 pour les clavettes parallèles. Ces documents fournissent des recommandations précises sur les dimensions normalisées et les méthodes de calcul à utiliser. Il est également possible de s'appuyer sur des logiciels de conception mécanique intégrant des modules dédiés au dimensionnement des éléments de liaison. Ces outils permettent d'optimiser rapidement les dimensions tout en prenant en compte les contraintes spécifiques du projet. Dans tous les cas, il est recommandé de valider les calculs théoriques par des essais pratiques, notamment pour les applications critiques ou innovantes.
Différents matériaux goupilles clavettes caractéristiques propriétés mécaniques
Le choix du matériau pour les goupilles et clavettes influence directement leurs performances mécaniques et leur comportement en service. Différents matériaux sont utilisés, chacun présentant des caractéristiques spécifiques adaptées à certaines applications. La sélection du matériau doit prendre en compte les contraintes mécaniques, l'environnement de fonctionnement et les éventuelles exigences particulières comme la résistance à la corrosion ou la compatibilité électromagnétique.
Acier trempé résistance mécanique élevée dureté
L'acier trempé est le matériau le plus couramment utilisé pour la fabrication des goupilles et clavettes soumises à des sollicitations mécaniques importantes. Les nuances d'acier employées sont généralement des aciers au carbone ou faiblement alliés, comme le C45 ou le 42CrMo4. Le traitement thermique de trempe et revenu permet d'obtenir une structure martensitique offrant une excellente résistance mécanique et une dureté élevée. Ces caractéristiques confèrent aux pièces une bonne tenue au cisaillement et au matage. Les goupilles et clavettes en acier trempé présentent typiquement une résistance à la traction supérieure à 800 MPa et une dureté comprise entre 45 et 55 HRC. Elles sont particulièrement adaptées aux applications impliquant des charges élevées ou des chocs. Cependant, leur ductilité limitée les rend sensibles aux concentrations de contraintes et aux surcharges brutales.
Laiton ductilité résistance corrosion bonne usinabilité
Le laiton, alliage de cuivre et de zinc, est parfois utilisé pour la réalisation de goupilles et clavettes destinées à des applications spécifiques. Ce matériau présente une bonne ductilité, ce qui lui permet de se déformer plastiquement sans rupture brutale. Cette caractéristique peut être avantageuse dans certaines situations, notamment pour absorber des chocs ou des vibrations. Le laiton offre également une excellente résistance à la corrosion, ce qui le rend particulièrement intéressant pour les environnements humides ou marins. Sa bonne usinabilité facilite la fabrication de pièces aux géométries complexes. Les goupilles et clavettes en laiton présentent généralement une résistance mécanique modérée, de l'ordre de 300 à 500 MPa selon la nuance. Elles sont principalement utilisées dans des applications légères ou lorsque la compatibilité électromagnétique est requise.
Voici la suite de l'article en respectant les consignes données :
Plastiques techniques légèreté isolation propriétés amortissement
Les plastiques techniques constituent une alternative intéressante pour la fabrication de goupilles et clavettes dans certaines applications spécifiques. Ces matériaux offrent une combinaison unique de propriétés, notamment une faible densité, une bonne résistance chimique et d'excellentes capacités d'amortissement des vibrations. Les plastiques techniques les plus couramment utilisés pour ces éléments de liaison comprennent le polyamide (PA), le polyoxyméthylène (POM) et le polytétrafluoroéthylène (PTFE). Le polyamide se distingue par sa résistance mécanique élevée et sa bonne tenue en fatigue. Ses caractéristiques typiques incluent une résistance à la traction de 70 à 85 MPa et un module d'élasticité de 1,5 à 3 GPa. Le polyoxyméthylène présente quant à lui une excellente stabilité dimensionnelle et une faible absorption d'humidité, avec une résistance à la traction de l'ordre de 60 à 70 MPa. Le PTFE, connu pour ses propriétés autolubrifiantes, offre un coefficient de frottement extrêmement bas, de l'ordre de 0,05 à 0,10. Les goupilles et clavettes en plastique technique trouvent leur place dans des applications nécessitant une réduction du poids, une isolation électrique ou une résistance à la corrosion. On les retrouve fréquemment dans l'industrie automobile, l'électronique ou le matériel médical. Leur capacité à absorber les vibrations les rend particulièrement adaptées aux environnements soumis à des sollicitations dynamiques. Cependant, les plastiques techniques présentent certaines limitations, notamment une résistance mécanique et une tenue en température inférieures à celles des métaux. Leur utilisation nécessite donc une analyse approfondie des conditions de fonctionnement et des contraintes mécaniques en jeu.
Méthodes installation goupilles clavettes assemblages fiables durables
L'installation correcte des goupilles et clavettes constitue une étape cruciale pour garantir la fiabilité et la longévité des assemblages mécaniques. Les méthodes de mise en place varient selon le type d'élément de liaison et les caractéristiques de l'application. Une installation soignée permet d'optimiser la transmission des efforts, de minimiser les jeux et d'éviter les problèmes de desserrage ou de rupture prématurée, comme le montre le tableau suivant :
| Méthode d'installation | Type d'élément | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|---|
| Emmanchement à la presse | Goupilles cylindriques | Maintien très rigide | Démontage difficile |
| Insertion manuelle | Goupilles élastiques | Montage/démontage facile | Tenue aux efforts limitée |
| Coulissement axial | Clavettes parallèles | Mise en place précise | Nécessite un usinage soigné |
L'emmanchement à la presse constitue la méthode privilégiée pour l'installation des goupilles cylindriques. Cette technique consiste à insérer la goupille dans l'alésage à l'aide d'une presse hydraulique ou d'un marteau, en appliquant une force contrôlée. L'ajustement serré ainsi obtenu assure un maintien très rigide des pièces assemblées. La force d'insertion doit être soigneusement calibrée pour éviter tout endommagement des surfaces en contact. Il convient de lubrifier légèrement la goupille avant sa mise en place afin de faciliter l'opération et de réduire les risques de grippage. Pour les goupilles élastiques, l'insertion s'effectue généralement de manière manuelle ou à l'aide d'un outil spécifique. La goupille est comprimée radialement lors de son introduction dans l'alésage, puis se détend pour exercer une pression sur les parois. Cette méthode offre l'avantage d'une mise en place rapide et d'un démontage aisé. Cependant, elle nécessite de respecter scrupuleusement les tolérances d'alésage recommandées par le fabricant pour garantir un maintien optimal. L'installation des clavettes parallèles s'effectue par coulissement axial dans les rainures usinées sur l'arbre et le moyeu. Un ajustement glissant est généralement préconisé pour faciliter le montage et le démontage des pièces. Il est essentiel de vérifier l'absence de bavures ou d'impuretés dans les rainures avant la mise en place de la clavette. Un léger jeu latéral doit être prévu pour compenser les dilatations thermiques éventuelles. L'utilisation d'une pâte de montage peut s'avérer bénéfique pour prévenir le grippage et faciliter les opérations de maintenance ultérieures. Les clavettes tangentielles nécessitent une attention particulière lors de leur installation. Leur géométrie spécifique impose un positionnement angulaire précis par rapport à l'axe de l'arbre. L'insertion s'effectue généralement à l'aide d'un outil dédié permettant d'appliquer une force contrôlée tout en maintenant l'orientation correcte de la clavette. Un contrôle dimensionnel rigoureux des rainures et de la clavette est indispensable pour garantir un fonctionnement optimal du système. Quelle que soit la méthode d'installation choisie, il est impératif de respecter les recommandations du fabricant en termes de tolérances, d'état de surface et de procédures de montage :
- Vérification de l'état des surfaces de contact avant montage
- Contrôle dimensionnel des alésages et rainures
- Lubrification adaptée des éléments de liaison
- Respect des couples de serrage pour les assemblages boulonnés associés
- Mise en place de dispositifs anti-rotation si nécessaire
L'utilisation d'outils adaptés et correctement étalonnés contribue à la qualité et à la reproductibilité des assemblages. Dans le cas d'applications critiques ou soumises à des contraintes particulières, des contrôles non destructifs peuvent être mis en œuvre pour vérifier la conformité de l'installation.
La durabilité des assemblages réalisés avec des goupilles ou des clavettes dépend également de leur surveillance et de leur maintenance périodique. Des inspections régulières permettent de détecter d'éventuels signes d'usure, de desserrage ou de déformation. Dans certains cas, l'utilisation de techniques de surveillance vibratoire peut s'avérer pertinente pour anticiper les défaillances potentielles. L'environnement de fonctionnement influence considérablement la tenue dans le temps des assemblages. Les milieux corrosifs ou abrasifs peuvent nécessiter la mise en œuvre de traitements de surface spécifiques ou l'utilisation de matériaux résistants. La présence de vibrations importantes peut conduire à l'emploi de dispositifs anti-desserrage complémentaires, tels que des rondelles élastiques ou des colles frein-filet.