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Créé le 08.14
Qu'est-ce qu'un collier de serrage
Qu'est-ce qu'un collier de serrage ?
Un collier de serrageest un dispositif de fixation mécanique utilisé pour attacher et sceller un tuyau flexible sur un raccord, un tube ou un embout, afin d'éviter les fuites de liquides, de gaz, d'huile ou de carburant sous pression ou en cas de vibrations. La plupart des colliers de serrage fonctionnent selon un principe simple : une bande métallique enveloppe le tuyau, et une vis, un engrenage à vis sans fin ou un mécanisme de sertissage à oreilles serre la bande pour comprimer uniformément le tuyau contre le raccord situé en dessous. Cette conception de base est restée en grande partie inchangée pendant des décennies, car elle résout de manière fiable un problème d'ingénierie très spécifique : assembler un matériau souple et flexible à un matériau rigide sans soudure ni liaison permanente.
Les colliers de serrage sont utilisés dans un large éventail d'industries, notamment les systèmes de refroidissement et de carburant automobiles, la plomberie marine, les lignes pneumatiques et hydrauliques industrielles, l'irrigation agricole et les systèmes de drainage des bâtiments. Un collier de serrage réglable peut généralement être réutilisé, ajusté dans une plage de dimensions et installé avec des outils manuels courants, ce qui en fait l'un des accessoires de raccordement les plus courants dans les travaux d'assemblage mécanique. Cet article explique comment fonctionnent les différents types de colliers de serrage, comment choisir la taille et le matériau appropriés, ainsi que les normes et pratiques d'essai pertinentes pour garantir des performances fiables.
Principaux types de colliers de serrage et leurs différences
Il n'existe pas de conception universelle de collier de serrage. Au lieu de cela, plusieurs normes régionales ont évolué pour s'adapter à différentes traditions de fabrication, diamètres de tuyaux et outils de serrage. Comprendre ces différences est utile lors de la spécification d'un collier pour une nouvelle application ou du remplacement d'une pièce existante.
Colliers de style britannique (à vis sans fin)
Le style britannique, également appelé collier de serrage à vis sans fin standard, utilise une bande perforée continue entraînée par une vis sans fin logée dans un boîtier embouti ou soudé. La rotation de la vis resserre la bande par petits incréments réguliers. Ce style est largement utilisé car il est peu coûteux à produire, facile à installer avec un tournevis plat ou cruciforme, et réglable sur une plage de diamètres modérée avec une seule taille de collier.
Colliers de style allemand (mini)
Le style allemand ou « mini » utilise une bande plus étroite et un boîtier plus compact que le style britannique, ce qui réduit le poids et l'utilisation de matériaux tout en offrant une force de serrage fiable pour les connexions de tuyaux à usage léger. Il est couramment spécifié dans les lignes de carburant et de liquide de refroidissement automobiles où l'espace autour du raccord de tuyau est limité.
Colliers de style américain (usage intensif)
Les colliers de style américain utilisent généralement une bande plus épaisse et un boîtier renforcé conçu pour un serrage à couple plus élevé et une pression de serrage plus importante. Ils sont souvent choisis pour les tuyaux de plus grand diamètre ou pour les connexions soumises à des vibrations répétées, comme les compartiments moteur, les compartiments moteurs marins et les équipements tout-terrain.
Colliers robustes (extra résistants)
Les colliers de serrage renforcés combinent une bande plus large avec un boîtier à couple plus élevé pour les applications exigeantes telles que les tuyaux industriels de grand diamètre, les conduites de suralimentation de turbo et les environnements à fortes vibrations. Ces colliers privilégient une force de maintien maximale au détriment de la compacité.
Colliers à oreille unique
Les colliers de serrage à oreille unique utilisent un ruban en acier inoxydable avec une seule « oreille » surélevée qui est sertie mécaniquement à l'aide d'une pince spécialisée, plutôt que d'être serrée avec une vis. Comme le ruban ne comporte pas de logement pour vis, les colliers à oreille unique exercent une force radiale très uniforme et continue autour de la circonférence du tuyau, ce qui est précieux dans les chaînes d'assemblage à profil bas ou sensibles aux vibrations. Ils sont généralement installés une seule fois et ne sont pas conçus pour être rouverts et réutilisés de la même manière que les types à vis réglables.
Style de collier | Méthode de serrage | Utilisation typique | Réutilisable |
Britannique (à vis sans fin) | Tournevis | Usage général | Oui |
Allemand (Mini) | Tournevis | Carburant/refroidissement automobile | Oui |
Américain (haute résistance) | Clé à douille/écrou | Systèmes sujets aux vibrations | Oui |
Résistant (très robuste) | Tournevis à douille/écrou | Tuyaux industriels de grande taille | Oui |
Oreille unique | Pince à sertir | Chaînes de montage OEM | Non |
Le graphique ci-dessus résume comment la largeur de la bande et la conception du boîtier influencent généralement la force de serrage qu'un type de collier de serrage peut fournir. Les modèles américains robustes et les modèles heavy duty se situent à l'extrémité supérieure de l'échelle car ils combinent des bandes plus larges avec des boîtiers renforcés qui résistent à la déformation sous l'effet du couple. Les modèles britanniques et allemands se situent plus bas car leurs bandes plus fines et leurs boîtiers plus légers sont conçus pour des raccordements à pression modérée et à usage général, plutôt que pour des lignes soumises à de fortes vibrations ou à haute pression. Les colliers à oreille unique se situent au milieu de la plage ; bien que la bande elle-même soit solide, la force de serrage dépend fortement de l'étalonnage correct de l'outil de sertissage lors de l'installation. Cet indice est indicatif plutôt qu'une mesure de laboratoire, et la force de serrage réelle d'un collier spécifique dépend de l'épaisseur de la bande, de sa largeur, de la qualité du matériau et du couple d'installation. Les acheteurs doivent toujours adapter le type de collier au diamètre du tuyau, à la pression de service et au profil de vibrations de l'application spécifique, plutôt que de se fier uniquement au type.
Matériaux des colliers de serrage et résistance à la corrosion
Le choix du matériau est souvent plus important que le style de collier en ce qui concerne la fiabilité à long terme, en particulier dans les environnements extérieurs, marins ou exposés à des produits chimiques. Les matériaux les plus couramment utilisés dans la fabrication des colliers de serrage en acier inoxydable sont l'acier inoxydable de grade 304, l'acier inoxydable de grade 201 et l'acier au carbone avec une finition zinguée ou électrozingue.
Acier inoxydable de grade 304
L'acier inoxydable de grade 304 contient du chrome et du nickel, qui forment une couche d'oxyde passive résistant à la rouille et aux taches dans les environnements humides, salins ou soumis à des lavages fréquents. Il est généralement le choix privilégié pour les colliers de serrage marins, les équipements extérieurs et les lignes de transformation alimentaire ou de boissons, où la résistance à la corrosion à long terme prime sur le coût initial.
Acier inoxydable de grade 201
Le grade 201 remplace une partie du nickel par du manganèse, ce qui réduit le coût du matériau mais aussi sa résistance à la corrosion par rapport au 304. Il offre des performances adéquates dans des conditions sèches, intérieures ou d'exposition modérée, mais est moins adapté à une utilisation continue en extérieur ou en présence de sel.
Acier au carbone avec placage de zinc
Les colliers en acier au carbone zingué offrent un revêtement sacrificiel qui protège le métal de base jusqu'à ce que le revêtement s'use ou soit rayé, après quoi la corrosion peut progresser plus rapidement. Cette option convient généralement aux applications intérieures sèches ou à une utilisation à court terme et à faible exposition, plutôt qu'à une utilisation continue en extérieur ou dans des environnements humides.
Ce graphique en courbes illustre un schéma bien documenté en métallurgie de l'acier inoxydable plutôt qu'un résultat d'essai spécifique : à mesure que le temps d'exposition au brouillard salin augmente, l'acier inoxydable de grade 304 présente le taux le plus lent de corrosion superficielle visible, le grade 201 présente un taux modéré, et l'acier au carbone zingué présente la progression la plus rapide une fois le revêtement protecteur compromis. L'essai au brouillard salin neutre référencé dans le graphique, généralement réalisé selon la méthodologie ASTM B117, est une méthode accélérée standard utilisée dans l'industrie de la fixation et de la quincaillerie pour comparer la résistance relative à la corrosion entre différents finis métalliques. L'écart entre le grade 304 et le grade 201 se creuse considérablement après environ 100 heures d'exposition, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles les acheteurs du secteur maritime et côtier sont invités à spécifier le 304 plutôt que le 201, même si les deux grades peuvent sembler identiques à neuf. L'acier au carbone zingué est l'option la plus rentable pour une utilisation à court terme ou en intérieur, mais il n'est généralement pas recommandé lorsque le collier sera exposé à une humidité continue, à l'air salin ou à des cycles de rinçage. Lors de la spécification d'un collier de serrage en acier inoxydable pour un usage extérieur, marin ou en milieu chimique, vérifier le grade du matériau estampillé sur le ruban ou demander un certificat d'usine est une pratique plus fiable que de juger la résistance à la corrosion par la seule apparence.
Comparaison des types de colliers selon les facteurs de performance clés
Aucun type de collier ne se distingue comme le meilleur sur tous les facteurs de performance. Le graphique radar ci-dessous compare trois styles courants selon cinq critères pratiques : résistance à la pression, résistance à la corrosion, facilité d'installation, réutilisabilité et résistance aux vibrations, chacun étant noté sur une échelle relative de 0 à 10.
Style américain (service lourd), illustré en vert foncé, obtient les meilleurs scores en résistance à la pression et aux vibrations, reflétant sa bande plus large et son boîtier renforcé. Style britannique (à vis sans fin), illustré en gris, obtient le meilleur score en facilité d'installation, car il ne nécessite qu'un tournevis standard et peut être ajusté progressivement sans outils spéciaux. Les colliers à oreille unique, illustrés en pointillés, obtiennent de bons scores en résistance à la corrosion et aux vibrations, car ils sont généralement fabriqués en acier inoxydable intégral, mais obtiennent le score le plus faible en réutilisabilité, car l'oreille sertie n'est pas conçue pour être rouverte une fois installée. Aucun style ne domine toutes les catégories, c'est pourquoi le choix du collier doit être guidé par les exigences spécifiques de l'application plutôt que par habitude ou par le type le plus familier à l'installateur. Par exemple, un compartiment moteur marin soumis à des vibrations continues et à une exposition au sel peut nécessiter un collier américain de service lourd ou un collier à oreille unique en acier inoxydable, tandis qu'une ligne d'irrigation intérieure légère peut être correctement desservie par un collier britannique standard à vis sans fin. Examiner ce type de comparaison avant de commander peut réduire le risque de desserrage prématuré du collier ou de fuite en service.
Structure du collier de serrage : schéma annoté
Comprendre les composants individuels d'un collier de serrage à vis sans fin facilite le diagnostic des problèmes d'installation, tels que les bandes qui glissent ou les vis strippées. Le schéma ci-dessous identifie les principales pièces d'un ensemble typique de collier de serrage à vis sans fin.
Comment choisir la bonne taille de collier de serrage
Un dimensionnement correct est l'une des sources les plus courantes de défaillance d'installation. Un collier trop grand ne comprimera pas suffisamment la bande sur un tuyau de petit diamètre, tandis qu'un collier trop petit ne se fermera pas complètement autour d'un tuyau plus grand. Les étapes suivantes décrivent un processus de dimensionnement simple :
- Mesurez le diamètre extérieur du tuyau après qu'il soit installé sur le raccord ou l'embout barbelé, et non le tuyau seul, car le raccord ajoute de l'épaisseur.
- Choisissez un collier dont la plage de réglage place le diamètre cible près du milieu de sa plage plutôt qu'à l'une ou l'autre extrémité, ce qui laisse une marge pour le serrage et pour toute compression du tuyau au fil du temps.
- Faites correspondre la largeur de la bande à l'épaisseur de la paroi du tuyau ; des bandes plus larges répartissent la force de serrage sur une plus grande surface, ce qui est utile pour les tuyaux plus souples ou à parois plus épaisses.
- Confirmez que le grade du matériau convient à l'environnement d'exploitation, en vous référant à la comparaison de résistance à la corrosion discutée précédemment dans cet article.
- Pour les connexions critiques ou soumises à de fortes vibrations, envisagez un modèle à double collier ou à usage intensif plutôt qu'un collier standard à usage léger.
Les tailles de colliers de serrage sont souvent indiquées comme une plage de diamètres en millimètres ou en pouces, par exemple 9 à 16 millimètres ou 3/8 à 5/8 de pouce. Lors d'une commande en gros pour un assemblage OEM, fournir le diamètre extérieur exact du tuyau et du raccord, plutôt que de se fier à un nom de taille général, produit des résultats plus cohérents sur de grands lots.
Normes industrielles pertinentes pour les colliers de serrage
Plusieurs normes établies guident la conception, les dimensions et les essais des colliers de serrage. La norme DIN 3017 est une norme allemande largement référencée qui couvre les dimensions et les matériaux des colliers à vis sans fin, et elle constitue la base de nombreuses spécifications de colliers de « style allemand » et de « style britannique » utilisées à l’échelle internationale. La norme SAE J1508 est une norme publiée par SAE International qui couvre les exigences de performance des colliers à vis sans fin utilisés dans les applications automobiles, y compris les attentes en matière de couple et de force de maintien. Les acheteurs qui se procurent des colliers pour des industries réglementées, telles que les chaînes d’approvisionnement des équipementiers automobiles, demandent souvent une documentation de conformité référençant ces normes, accompagnée d’une certification des matériaux pour la bande et le boîtier.
En plus des normes dimensionnelles, des méthodes de test de corrosion telles que le test de brouillard salin neutre mentionné précédemment (généralement associé à l'ASTM B117) sont utilisées pour valider les performances des revêtements et des matériaux. Lors de la comparaison des fournisseurs, demander des rapports de test ou des certificats de matériaux pour un lot spécifique est une méthode de vérification plus fiable que de se fier aux affirmations marketing générales concernant la résistance à la corrosion.
Applications typiques des colliers de serrage par secteur
Les colliers de serrage sont utilisés dans un large éventail de secteurs, et le style et le matériau spécifiques choisis reflètent souvent les conditions de fonctionnement de ce secteur.
- Automobile :
- Marine :
- Irrigation agricole :
- Équipement industriel :
- Bâtiment et plomberie :
Ce diagramme en anneau présente une répartition illustrative des utilisations typiques des colliers de serrage sur les principaux marchés finaux, plutôt qu'une donnée précise issue d'une étude de marché. Les applications automobiles représentent généralement la plus grande part de la demande de colliers de serrage, car les véhicules modernes utilisent de nombreuses petites connexions de tuyaux dans les systèmes de refroidissement, d'alimentation en carburant et de gestion de l'air. Les applications industrielles et d'irrigation constituent un deuxième segment important, porté par l'utilisation généralisée de tuyaux flexibles dans les machines et la distribution d'eau agricole. Les applications marines, bien que plus faibles en volume global, imposent les exigences les plus élevées en matière de résistance à la corrosion des matériaux en raison d'une exposition constante à l'eau salée et à l'humidité. La part restante couvre un mélange d'interfaces de drainage du bâtiment, d'usages généraux de réparation et d'assemblages mécaniques divers. Identifier le segment auquel appartient une application peut aider à cibler la bonne combinaison de type de collier et de qualité de matériau avant de passer une commande.
Conseils d'installation et erreurs courantes
Une installation correcte est aussi importante que le choix de la bonne bride. Les pratiques suivantes aident à éviter les causes les plus fréquentes de fuites et de défaillance prématurée.
- Positionnez la bride au centre de la section cannelée ou nervurée du raccord, et non sur le tuyau lisse au-delà du raccord, afin que la bande comprime le tuyau directement contre une surface surélevée.
- Évitez de trop serrer, ce qui pourrait couper les matériaux de tuyau plus souples ou déformer la bande, réduisant ainsi les performances d'étanchéité à long terme plutôt que de les améliorer.
- Revérifiez le couple après le premier cycle de chauffe et de refroidissement dans les applications automobiles ou moteur, car le matériau du tuyau se détend souvent légèrement après l'installation initiale.
- Inspectez le collier et le boîtier pour détecter toute rouille de surface ou déformation avant de réutiliser un collier à vis sans fin sur une nouvelle installation.
- Utilisez un tournevis ou un embout de tournevis qui correspond parfaitement à la tête de vis pour éviter de l'endommager, ce qui est une raison courante pour laquelle les colliers deviennent difficiles à retirer ou à ajuster plus tard.
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