Tableau de tolérance d'ajustement à la presse : ajustements avec interférence, désignations ISO et ajustements de roulements

Un trou H7 et un arbre p6 d'une taille nominale de 25 mm vous offrent entre 1 et 35 microns d'interférence. Ce seul chiffre, et non la paire de lettres écrite sur le dessin, décide si un moyeu à engrenages tient sous le couple ou commence à tourner sur l'arbre après le premier cycle de préchauffage. Un tableau de tolérance d’ajustement à la presse existe pour vous aider à trouver ce numéro de manière rapide et fiable.

La conclusion d'abord : lisez le tableau de la plage d'interférence, puis testez cette plage en fonction de la charge, du matériau et de la température de fonctionnement. Les graphiques échouent rarement d’eux-mêmes. L'ajustement échoue lorsque quelqu'un copie une note H7/p6 à partir d'un ancien dessin et l'applique sur un boîtier en aluminium à paroi mince fonctionnant à 90 °C.

Ce que contient réellement un tableau de tolérance d’ajustement par pression

Un graphique standard, qu'il suive la norme ISO 286 ou l'ancien système ANSI B4.2, est construit à partir de quatre éléments de données :

• Bande de taille nominale, telle que 18 à 30 mm ou 30 à 50 mm. Les limites changent à chaque limite de bande, donc la bande compte autant que la lettre.
• Lettre de classe de tolérance. Les lettres majuscules décrivent des trous tels que H, K, N, P et S, tandis que les lettres minuscules décrivent des arbres tels que h, k, n, p et s.
• Numéro de degré de tolérance. Le nombre correspond au niveau informatique et définit la largeur de la zone de tolérance. À 25 mm, IT6 s'étend sur 13 microns et IT7 s'étend sur 21 microns.
• Écarts en microns, mesurés par rapport à la ligne nominale ou zéro. L’écart supérieur se situe au-dessus de la ligne, l’écart inférieur en dessous.

Ce que le graphique laisse de côté est tout aussi important. Il suppose une température de référence de 20 C, des surfaces propres et des pièces rondes et rigides. L'erreur de rondeur, la rugosité de la surface, l'épaisseur du placage et la dilatation thermique en service se situent toutes en dehors de la table, et chacune d'entre elles peut décaler un joint de plus que la largeur de tolérance totale imprimée sur la page.

Comment lire les interférences directement sur le graphique

Prenez un joint nominal de 25 mm avec un trou H7 et un arbre p6. Le graphique donne ces écarts :

• Trou H7 : 0 à 21 microns, donc l'alésage mesure 25.000 à 25.021 mm
• Arbre p6 : 22 à 35 microns, donc l'arbre mesure 25,022 à 25,035 mm

L'interférence minimale correspond au plus petit arbre moins le plus grand trou : 25,022 moins 25,021 équivaut à 0,001 mm, soit 1 micron. L'interférence maximale correspond au plus grand arbre moins le plus petit trou : 25,035 moins 25,000 équivaut à 0,035 mm, soit 35 microns.

Cette surface de 1 micron est le point faible du H7/p6. Un alésage légèrement ovale, une bavure sur le chanfrein d'entrée ou un arbre fonctionnant 5 C plus chaud que le boîtier peuvent l'effacer entièrement. H7/p6 convient à un couple modéré dans les pièces rigides en acier assemblées une seule fois. Lorsqu'une véritable puissance de maintien est nécessaire, montez la séquence de lettres jusqu'à r6 ou s6 et acceptez la force d'assemblage plus élevée qui l'accompagne.

Valeurs du tableau de tolérance d'ajustement à la presse à une taille nominale de 25 mm

Le tableau ci-dessous répertorie les combinaisons les plus souvent tirées d'un tableau de tolérances d'ajustement à la presse dans la bande de 18 à 30 mm. Les interférences sont calculées de la même manière que dans l'exemple ci-dessus, et les valeurs négatives signifient qu'un jeu subsiste après l'assemblage.

Deux rangées méritent un second regard. Premièrement, le H7/k6 est souvent décrit comme un ajustement serré dans les ateliers, mais son résultat minimum est de 19 microns de jeu, ce qui en fait un ajustement de transition qui peut encore glisser à faible couple. Deuxièmement, P7/h6 produit la même plage d'interférences que H7/p6 tout en maintenant l'arbre à un écart h fixe, ce qui est utile lorsqu'un arbre rectifié porte plusieurs moyeux.

Base de trous ou base d'arbre : sur quel système le graphique est-il construit

La plupart des tableaux sont imprimés sur la base de trous, ce qui signifie que le trou conserve un écart H fixe et que la lettre de l'arbre fait le travail. Cela convient à la production car les outils d'alésage, d'alésage et de perçage sont plus faciles à tenir à une taille fixe qu'à ajuster pour chaque joint sur le dessin.

La base de l'arbre inverse la logique : l'arbre reste en h et la lettre du trou change. Les deux systèmes peuvent produire des interférences identiques, de sorte que le choix dépend généralement de la pièce la moins chère à usiner à une taille contrôlée sur l'ensemble de l'assemblage.

Que vérifier avant de s'engager dans un ajustement

• Charge et couple. Les interférences doivent transmettre le couple par friction uniquement, et la pression de contact requise augmente avec le couple tout en diminuant avec la longueur et le diamètre du joint.
• Paire de matériaux. Un arbre en acier dans un moyeu en aluminium ou en fonte se comporte différemment de l'acier sur l'acier, car le matériau plus tendre cède plus tôt et se déplace davantage avec la chaleur.
• Épaisseur de paroi. Les moyeux fins se déforment vers l'intérieur lors du pressage, ce qui réduit l'interférence effective et peut ovaliser l'alésage.
• Température de travail. L'acier se dilate d'environ 11,5 microdéformations par degré C et l'aluminium d'environ 23. Une élévation de 60 C dans un moyeu en aluminium pressé sur un arbre en acier peut consommer environ 17 microns d'interférence à 25 mm.
• Méthode d'assemblage. Une presse hydraulique, un chauffage par induction ou un thermorétracteur tolèrent chacun des niveaux d'interférence différents, et l'assemblage thermique permet toujours plus d'interférences que le pressage à froid.

Les ajustements de roulements utilisent les mêmes règles avec des numéros différents

Les roulements sont l'endroit où un tableau de tolérances d'ajustement à la presse rencontre la production réelle, car une bague de roulement est déjà fabriquée selon sa propre tolérance. Un roulement rigide à billes d'un alésage de 25 mm dans la classe de précision normale a un écart d'alésage de 0 à moins 10 microns, et non de 0 à moins 21 comme un trou H7 général. Le joint doit donc être calculé entre l'écart de l'arbre et l'écart de l'alésage du roulement.

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Un arbre k5 à 25 mm mesure 2 à 11 microns. Contre un alésage de 0 à moins 10 microns, le joint atterrit entre 2 et 21 microns d'interférence, ce qui constitue un ajustement serré léger et fiable pour une bague intérieure rotative sous charge normale. Le côté du boîtier se comporte différemment : un alésage H7 laisse généralement un petit jeu, et ce jeu est intentionnel, puisqu'une bague extérieure non positionnée doit être libre de fluer légèrement à mesure que l'arbre grandit avec la chaleur.

Les ajustements annulaires interagissent également avec la géométrie du roulement d'une manière qu'un moyeu simple ne fait jamais. Sur un arbre en acier massif, un ajustement serré réduit le jeu interne d'environ 70 à 80 % de la valeur d'interférence, donc un ajustement de 20 microns supprime environ 15 microns de jeu. C'est pourquoi un roulement qui tourne librement sur le banc peut sembler serré une fois assis, et pourquoi le sujet de jeu interne et précharge appartient à côté du tableau d’ajustement sur n’importe quel bureau d’ingénierie.

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Les conceptions à contact angulaire à double rangée réagissent de la même manière, et l'effet s'accroît lorsque deux rangées partagent le même anneau. Un ajustement serré acceptable pour une seule rangée peut pousser une unité à deux rangées en précharge et augmenter la température de fonctionnement. Les tolérances de l'arbre et du boîtier doivent donc être confirmées avant la commande du roulement plutôt qu'après le premier essai.

Problèmes courants d’ajustement par pression et leurs causes

• Gallings et rayures pendant le pressage, généralement dus à une rugosité de la surface, à un lubrifiant insuffisant ou à un chanfrein d'entrée manquant.
• Le placage surprend. Le chrome dur ou le nickel ajoute environ 5 à 20 microns par surface, de sorte qu'un arbre qui se trouvait dans les tolérances avant le placage transforme un ajustement serré en bourrage.
• Interférences perdues en service, causées par la dilatation thermique différentielle, le fluage et la déformation locale, les moyeux en aluminium étant les victimes habituelles.
• Erreur de mesure. Un micromètre ou une jauge d'alésage calibrée à 20 °C lit une pièce mesurée à 30 °C d'environ 3 microns de petite taille sur un arbre en acier de 25 mm, ce qui est suffisant pour inverser un ajustement marginal.

Spécification et inspection de l'ajustement dans l'atelier

Inscrivez sur le dessin la classe et le résultat attendu : une note H7/p6 plus la plage d'interférence calculée de 1 à 35 microns ne laisse rien à l'interprétation. Lorsque le joint est lié à la sécurité, ajoutez une note indiquant que la force de poussée d'un échantillon d'assemblage doit être vérifiée.

L'inspection doit avoir lieu à une température stable, en utilisant un micromètre sur l'arbre et une jauge à air ou une jauge d'alésage sur le boîtier, avec une rondeur vérifiée sur deux plans. Lubrifiez avant de presser, gardez le coup de presse lent et carré et traitez un joint qui a déjà été pressé deux fois comme un joint affaibli plutôt que comme un joint réutilisable.

Questions sur le tableau de tolérance d’ajustement à la presse

Quelle tolérance est utilisée pour un ajustement serré ?

Il n’y a pas de valeur unique. À une taille nominale de 25 mm, H7/p6 donne 1 à 35 microns d'interférence et H7/s6 donne 14 à 48 microns. Les alésages des roulements suivent leurs propres tolérances de classe, de sorte que ces joints sont calculés séparément.

Quelle interférence est nécessaire ?

De quoi supporter le couple par frottement, plus une marge pour les pertes de température et de rondeur. Les machines légères utilisent généralement 5 à 20 microns à 25 mm, tandis que les joints industriels lourds dépassent souvent 30 microns.

Pourquoi un ajustement serré échoue-t-il même lorsque le tableau a été suivi ?

Parce que le tableau décrit des pièces rondes et propres idéales à 20 °C. L'épaisseur du placage, l'ovalité, la croissance thermique et les assemblages répétés sont les raisons habituelles pour lesquelles une valeur correcte du tableau produit toujours un joint desserré ou grippé.

Traitez le tableau de tolérance d'ajustement par pression comme le début d'une décision plutôt que comme la décision elle-même. Choisissez la bande de taille, lisez la plage d'interférence, soustrayez la température, l'état de surface et l'épaisseur de paroi, puis validez ensuite l'ajustement sur le dessin. Dans les équipements rotatifs, l'ajustement de la bague et le jeu interne doivent être choisis ensemble, car cette paire décide si une machine fonctionne silencieusement pendant des années ou si elle retourne à l'atelier pour être retravaillée.