Choisir les bons ajustements mécaniques : guide pour ingénieurs

La plupart des produits conçus sont synchronisés entre deux ou plusieurs composants qui s'emboîtent ou glissent l'un sur l'autre pour assurer leur fonction principale. Mais y parvenir exige de comprendre les ajustements (fits) et leurs différents types en génie mécanique.

Cet article explore les différents types d'ajustements. Cela concerne les types utilisables à l'étape de conception de vos produits. Il explique aussi comment choisir le bon. Plongeons-y.

Qu'est-ce qu'un ajustement (fit) ?

Les produits conçus viennent parfois comme composants qui doivent glisser ou se presser l'un contre l'autre pour fonctionner. Un ajustement (fit) décrit ces relations dimensionnelles entre composants. Il détermine si les composants sont libres ou serrés, ce qui facilite le glissement ou le serrage. Comprendre un ajustement implique de connaître certains termes, expliqués ci-dessous.

Système base alésage et base arbre

Les ajustements sont soit base alésage, soit base arbre. Un alésage est une caractéristique interne cylindrique (ou non) d'un composant ; un arbre est une caractéristique externe cylindrique (ou non).

Dans un système base alésage, la taille de l'alésage est constante, l'arbre est modifié pour déterminer l'ajustement. L'inverse pour le système base arbre : taille d'arbre constante, alésage modifié pour déterminer l'ajustement.

Notez que le tournage CNC est une méthode d'usinage de précision qui peut fabriquer des arbres aux mesures spécifiques, facilitant l'obtention des ajustements désirés.

Ajustements et tolérances

Ajustements et tolérances vont de pair pour déterminer l'assemblage des composants. Comprendre les deux concepts est crucial pour un assemblage réussi. La tolérance est la différence entre la taille maxi et mini. Elle a une valeur positive, représentée par un nombre sans signe.

Comment nommer les différents types d'ajustements en génie mécanique

Comprendre leur nommage est très important pour sélectionner les bons ajustements pour l'assemblage d'un produit.

Selon l'ISO, un code alphanumérique nomme un ajustement particulier et désigne sa tolérance. La partie alphabétique désigne l'alésage ou l'arbre.

Un code en majuscule désigne l'alésage, une minuscule désigne l'arbre. Exemple : H7/h6 est une plage de tolérance pour l'alésage (H7) et l'arbre (h6). Ce code permet aussi d'identifier les limites supérieures et inférieures de taille de l'alésage et de l'arbre.

Types d'ajustements

Il existe différents types d'ajustements en génie mécanique, chacun conçu pour des circonstances différentes. Selon l'ISO, trois types d'ajustements sont utilisés en fabrication.

Ajustements au jeu (Clearance Fits)

Comme leur nom l'indique, les ajustements au jeu servent pour un montage libre et un mouvement libre des composants. Idéaux pour produits dont les composants doivent coulisser aisément.

L'arbre est plus petit que l'alésage. Deux conditions : jeu maximal (arbre diamètre mini, alésage diamètre maxi) et jeu minimal (arbre maxi, alésage mini).

Les ajustements au jeu se subdivisent en cinq catégories selon le degré de jeu :

• Jeu large (Loose Running Fit)

Plus grand jeu, utilisé où la précision n'est pas importante.

• Jeu libre (Free Running Fit)

Pour mouvement des composants avec peu d'exigence de précision.

• Jeu serré (Close Running Fit)

Pour situations nécessitant un petit jeu avec précision.

• Jeu de coulissement (Sliding Fit)

Haute précision, petit jeu. Les pièces peuvent tourner et coulisser librement.

• Jeu de positionnement (Locational Clearance Fit)

Haute précision, jeu minimal.

Ajustement serré (Interference Fit)

Qu'est-ce qu'un ajustement serré ? Aussi appelé ajustement par pression (press fit) ou ajustement par frottement (friction fit) : fixation de deux composants en les pressant l'un dans l'autre. La fixation se fait par divers mécanismes, impliquant une force substantielle pour assembler et désassembler. Le mécanisme détermine les catégories d'ajustements serrés.

En ajustement serré, la différence entre le diamètre maxi de l'arbre et le diamètre mini de l'alésage est l'interférence maximale. La différence entre le diamètre mini de l'arbre et le diamètre maxi de l'alésage est l'interférence minimale.

Trois catégories :

• Ajustement par pression (Press Fit)

Interférence minimale, assemblage par pressage à froid.

• Ajustement par entraînement (Driving Fit)

Interférence plus marquée que press fit, force d'assemblage plus élevée pour pressage à froid.

• Ajustement forcé (Forced Fit)

Assemblage par chauffage de la pièce à alésage et congélation de l'arbre. Le désassemblage peut casser les pièces.

Ajustement de transition (Transition Fit)

Ces ajustements se situent entre jeu et interférence, idéaux quand la précision est primordiale. Exemple : alignement où le composant d'accouplement doit être joint avec une précision extrême.

On les appelle aussi ajustements glissement ou poussée. En termes de degré de jeu, ils ont un jeu plus grand qu'un ajustement serré. Mais le jeu ne garantit pas le mouvement dans le joint. On peut dire que les ajustements de transition fournissent jeu ou interférence selon la situation.

Deux formes principales :

• Ajustements similaires (Similar Fits)

Petit jeu ou petite interférence, assemblage possible au maillet en caoutchouc.

• Ajustements fixes (Fixed Fits)

Petit jeu ou petite interférence. Assemblage possible par force légère.

Comment choisir l'ajustement adapté à vos projets

Le choix dépend de la compréhension de plusieurs facteurs. Voici les facteurs importants à surveiller :

Application

Selon vos besoins, différents ajustements conviennent à différents usages. En examinant propriétés (précision, tolérance) des différents ajustements et la fonction proposée du produit, vous décidez du bon ajustement.

Budget

Connaissez votre budget avant de choisir. Exemple : ajustements à tolérances serrées coûtent plus cher. Il faut peser les options. Mieux vaut un ajustement donnant la tolérance nécessaire pour fonctionner tout en réduisant les coûts de développement.

Tolérance

Vous devez comprendre le concept de tolérance pour choisir le bon ajustement. Soyez précis sur vos attentes. Répondez à des questions : voulez-vous que les composants tournent en cercle complet ou soient-ils serrés ?

Attention aussi au jeu de tolérance (tolérance maxi ou mini totale d'une mesure). Exemple : agrégation des tolérances de différentes pièces pour un seul produit. Crucial si la tolérance résultante est très élevée.

Conclusion

Beaucoup d'aspects entourent l'utilisation des différents types d'ajustements en génie mécanique et leur emploi dans diverses applications. Cet article vous donne une compréhension parfaite d'un ajustement et de ses types. Il montre aussi ce qu'il faut surveiller pour choisir les bons ajustements. Comprendre ce qu'est un ajustement n'est pas aussi important que savoir l'appliquer.

Bien que cet article fournisse les connaissances de base utilisables dans divers guides de conception, vous pouvez aussi démarquer vos produits en externalisant vers la bonne entreprise. Si vous en ressentez le besoin, RapidDirect est le mieux placé pour livrer qualité et coût. Avec notre support ingénierie, la qualité de votre produit peut vous propulser au-dessus de vos concurrents en un rien de temps.

FAQ

Un ajustement décrit la relation dimensionnelle entre les composants d'un produit. Il détermine si les composants sont libres ou serrés, crucial dans divers guides de conception.

Il existe différents types d'ajustements en génie mécanique, chacun pour des circonstances différentes. Selon l'ISO, les types en fabrication sont : ajustement au jeu, ajustement de transition, ajustement serré.