Sertissage de tuyaux hydrauliques : des outils manuels aux machines IoT intelligentes

De leurs humbles débuts manuels aux machines connectées IoT, les sertisseuses de tuyaux hydrauliques sont un équipement critique que tout utilisateur de fluid power doit comprendre.

Difficile de trouver quelqu'un dans l'industrie hydraulique n'ayant jamais fabriqué un assemblage de tuyau. Les techniciens en font leur métier. Même concepteurs et ingénieurs ont probablement mis la main à la pâte en cours d'introduction. Beaucoup ont débuté dans un atelier de tuyauterie avant de gravir les échelons chez un distributeur ou fabricant. Nombre d'entre vous connaissent donc les techniques de sertissage.

Comme on s'y attend, l'équipement de sertissage a des origines modestes. Toute machine capable d'exercer une force radiale sur le diamètre extérieur d'une bague d'embout faisait l'affaire. Dès le début, les ingénieurs ont exploité l'arrangement cône/siège pour les matoirs de sertissage, système encore le plus populaire aujourd'hui. Le collet agit comme siège ; en poussant contre la forme conique des matoirs, ceux-ci sont forcés vers l'intérieur (voir figure 1).

Les sertisseuses manuelles vinrent d'abord
Tant qu'on pouvait pousser matoirs ou collets pour obtenir le vecteur de force intérieur désiré, la forme conique offrait un avantage mécanique pour comprimer la bague. La première technologie utilisait la force humaine. Les presses de sertissage portatives actionnaient un grand manche en T, faisant tourner une vis de machine à travers une tête fixe, forçant l'extrémité contre le jeu de matoirs en deux parties.

Sur ces sertisseuses portatives manuelles, les matoirs descendent contre le collet fixe, et en descendant, ils se compriment aussi vers l'intérieur. Le technicien doit tenir l'embout d'une main tout en tournant le manche de l'autre. Une fois les matoirs assez serrés, il utilise les deux mains pour forcer jusqu'à butée. Il est essentiel d'utiliser uniquement les matoirs et embouts assortis à l'application.

Ces unités portatives n'offrent pas le contrôle automatique du diamètre de sertissage des nouveaux systèmes à micromètre. On serre simplement jusqu'à butée des matoirs en deux parties et on espère respecter la spécification. La mesure du sertissage confirme encore la conformité, mais il faut compter sur son expérience pour des résultats constamment précis. Beaucoup de techniciens utilisent encore ces machines portatives aujourd'hui.

L'hydraulique apporte vitesse et puissance

Il y a quelque chose de satisfaisant dans une sertisseuse à commande hydraulique. Une machine tout électrique ne semble pas naturelle, comme un burger sans viande ou une Mazda Miata à boîte automatique. L'ajout de la densité de puissance hydraulique a offert une méthode plus rapide et plus puissante. Le collet sur la sertisseuse hydraulique est essentiellement un vérin hydraulique annulaire. Parfois, deux vérins poussent sur un tel anneau. La force créée pousse collets ou matoirs, forçant ces derniers à se refermer sur l'embout avec une force élevée.

La difficulté principale des premières machines était leur manque de polyvalence. Les matoirs étaient spécifiques à l'embout, incitant à n'utiliser que des produits du même fabricant. Si un atelier voulait utiliser divers tuyaux et embouts, il fallait une méthode pour varier le diamètre de sertissage avec une précision au millième de pouce.

Au lieu de limiter aux matoirs à diamètre fixe, on a proposé des matoirs à plage de diamètres internes variables, apportant la variabilité nécessaire pour plusieurs types et tailles d'assemblages. Au lieu d'un diamètre exact de 18,6 mm, les matoirs offrent une plage de 17,8 à 20,0 mm. Ce qui ne sertissait qu'un embout ½ po peut maintenant sertir du 1 et 2 fils de 3/8 à ½ po.

Les matoirs à diamètre variable posent le défi de la précision. Ils ne peuvent buter que sur leur plus petit réglage, pas toujours utile. Les concepteurs ont dû inventer une méthode pour arrêter le sertissage à la taille désirée avec précision. Aucun technicien n'est assez habile pour arrêter la pompe hydraulique au feeling avec 0,05 mm de précision.

Précis et répétable
L'installation d'un fin de course réglable a offert la solution la plus précise et répétable. Un micromètre réglable attaché au fin de course permet au technicien de régler la profondeur à un millième de pouce près. Quand l'actionneur de sertissage contacte le fin de course, la pompe s'arrête automatiquement. Tant que le micromètre est calibré, le diamètre de sertissage est à la fois précis et exact à chaque opération.

Les sertisseuses hydrauliques à micromètre furent la norme pendant des décennies, offrant un contrôle précis pour un assemblage rapide et simple. L'essentiel des avancées, jusqu'à récemment, a porté sur l'ergonomie : pompes hydrauliques à double étage pour avance rapide puis force maximale, systèmes de rangement de matoirs pratiques pour changements rapides, chargeurs de jeux de matoirs pour insérer et verrouiller facilement.

Contrôle électronique
Comme le reste de l'industrie, la sertisseuse a basculé vers le contrôle électronique. Certains techniciens trouvaient le micromètre à cadran dur à lire et régler, souvent hors calibration. Des capteurs de position linéaire ont remplacé les fins de course, et le réglage est devenu numérique. Un petit écran LCD affiche le réglage, augmentant la précision et réduisant les erreurs. La précision du transducteur linéaire garantit des sertissages parfaits et répétables.

Certains fabricants ont produit des stations d'assemblage semi-automatisées. L'une d'elles ne demande à l'opérateur que de charger les pièces. Il charge tiges et bagues séparément, deux à la fois, puis insère les extrémités de tuyau. Il lance la séquence qui insère les tiges dans les tuyaux pré-coupés avec les bagues.

L'opérateur déclame l'assemblage, et s'il est assez long, insère simultanément les deux extrémités dans le sertisseur automatique. Un instant plus tard, il retire un assemblage complet. Si le tuyau est trop court pour atteindre les deux ouvertures, les extrémités sont faites individuellement mais en parallèle. Les fonctions d'insertion et sertissage s'effectuent pendant que l'opérateur travaille sur l'autre opération. Capable de 200 assemblages complets par heure, cette machine rentabilise vite son investissement.

Les sertisseuses deviennent intelligentes
Le monde industriel continue d'exploiter les concepts Industrie 4.0, et la technologie de sertissage n'échappe pas à la règle. Les ateliers occupés ont besoin de vitesse et polyvalence, pas de temps pour feuilleter des catalogues à la recherche de specs de sertissage. De grands fabricants proposent des machines haut de gamme avec IHM tactile et liaison sans fil vers la base de données du fabricant.

Ce système n'impressionne pas le technicien qui a mémorisé les specs pour ses assemblages 100R1 ou 100R2 standards. Mais quand on lui demande de sertir divers assemblages de tuyaux thermoplastiques gainés inox, il sera ravi de voir les infos de matoirs requises apparaître sur l'écran tactile. Une sélection rapide du tuyau, taille dash et embout remplit automatiquement les specs de sertissage dans les réglages.

Comme l'industrie fluid power dans son ensemble, la technologie de sertissage continuera d'évoluer. Attendez-vous à la réalité augmentée pour identifier visuellement tuyaux et raccords (QR codes) et peupler automatiquement les specs. Attendez-vous à des sertisseuses plus polyvalentes, plus productives, plus faciles à maintenir.