LA FABRICATION DES BOULONS

Les boulons sont l’un des composants les plus fondamentaux de l’ingénierie et de la construction, mais leur production est devenue un processus avancé de haute technologie comportant plusieurs étapes. Découvrez comment l'acier brut est transformé en outils métalliques hautement spécifiés et précis.

Les boulons peuvent être disponibles dans une large gamme de tailles et de formes différentes, mais le processus de production de base reste généralement le même. Cela commence par le forgeage à froid du fil d'acier dans la forme appropriée, suivi d'un traitement thermique pour améliorer la résistance et d'un traitement de surface pour améliorer la durabilité, avant d'être emballé pour l'expédition. Cependant, pour les conceptions de boulons plus avancées, le processus de production peut comporter un certain nombre d’étapes supplémentaires.

En tant que l'un des principaux fournisseurs de fixations pour l'industrie automobile, le fabricant suédois Bulten maîtrise parfaitement chaque étape et chaque facette de la production de boulons. « Nous ne produisons pas de pièces de catalogue – tout ce que nous produisons est conçu sur mesure, selon les spécifications du client », explique Henrik Oscarson, directeur technique de l'usine de production de Bulten à Hallstahammar, en Suède.

"En fonction de l'endroit où la fixation sera utilisée, il existe un certain nombre d'options différentes pour produire exactement le bon boulon."

Le processus de production

Forgeage à froid

Le forgeage à froid commence par de gros fils machine en acier, qui sont déroulés et coupés à longueur. La nuance d'acier est normalisée dans toute l'industrie, conformément aux exigences de la norme ISO 898-1. À l’aide d’un outillage spécial, le fil est ensuite forgé à froid pour lui donner la forme souhaitée. C’est essentiellement là que l’acier est moulé, à température ambiante, en le forçant à travers une série de matrices à haute pression. L’outillage lui-même peut être assez complexe, contenant jusqu’à 200 pièces différentes avec des tolérances au centième de millimètre. Une fois perfectionné, le forgeage à froid garantit que les boulons peuvent être produits rapidement, en grands volumes et avec une grande uniformité.

Pour les conceptions de boulons plus complexes, qui ne peuvent pas être profilées uniquement par forgeage à froid, un tournage ou un perçage supplémentaire peut être nécessaire. Le tournage consiste à faire tourner le boulon à grande vitesse, tandis que l'acier est découpé pour obtenir la forme et le design souhaités. Le perçage peut être utilisé pour percer des trous à travers le boulon. Si nécessaire, certains boulons peuvent également avoir des rondelles fixées à cette étape du processus.

Traitement thermique

Le traitement thermique est un processus standard pour tous les boulons, qui consiste à exposer le boulon à des températures extrêmes afin de durcir l'acier. Le filetage est généralement appliqué avant le traitement thermique, soit par laminage, soit par découpe lorsque l'acier est plus tendre. Le laminage fonctionne un peu comme le forgeage à froid et implique de faire passer le boulon à travers une matrice pour façonner et mouler l'acier en filetages. La coupe consiste à former des filetages en coupant et en retirant l'acier.

Étant donné que le traitement thermique modifiera les propriétés de l’acier pour le rendre plus dur, il est plus facile et plus rentable d’appliquer un filetage au préalable. Cependant, le filetage après traitement thermique se traduira par de meilleures performances en fatigue.

« Le traitement thermique peut provoquer des marques de chaleur et des dommages mineurs sur le boulon », explique Henrik Oscarson. « Pour cette raison, certains clients exigent un filetage après traitement thermique, en particulier pour des applications telles que les boulons de moteur et de culasse. C'est un processus plus coûteux puisqu'il faut former de l'acier trempé, mais les filetages conserveront mieux leur forme.

Taille et surface

Pour les boulons longs, dont la longueur est plus de dix fois supérieure au diamètre du boulon, le traitement thermique peut avoir pour effet de faire revenir l'acier à la forme ronde du fil d'acier d'origine. C’est pourquoi un processus de redressement doit souvent être appliqué.

Le choix du traitement de surface est déterminé par l'application du boulon et les exigences du client. Souvent, la principale préoccupation des fixations est la résistance à la corrosion, et donc un revêtement zingué appliqué par traitement électrolytique est une solution courante. Il s'agit d'un processus par lequel le boulon est immergé dans un liquide contenant du zinc et un courant électrique est appliqué afin que le zinc forme un revêtement sur le boulon. Cependant, le traitement électrolytique comporte un risque accru de fragilisation par l’hydrogène. Une autre option est celle des flocons de zinc, qui offrent une résistance à la corrosion encore plus élevée, mais à un prix plus élevé.

Lorsque la résistance à la corrosion n’est pas un problème – comme à l’intérieur d’un moteur ou dans une application régulièrement exposée à l’huile – l’utilisation du phosphate est une option plus rentable. Une fois le traitement de surface appliqué, les boulons standards sont généralement prêts à être emballés. Cependant, des conceptions plus avancées peuvent nécessiter un assemblage supplémentaire, tel que des supports. D'autres boulons nécessiteront également une certaine forme de patch, soit un patch de verrouillage, soit un patch liquide. Un patch de verrouillage est constitué d'une épaisse couche de nylon sur les fils, ce qui contribue à améliorer l'adhérence. Un patch liquide aidera à améliorer le couple de formation du filetage.

Une fois ces étapes terminées, le boulon est terminé. Il ne reste plus qu'une certaine forme de contrôle qualité pour garantir l'uniformité et la cohérence avant que les boulons puissent être emballés et expédiés.

Un résumé du processus de production :

1. Fil - Déroulé, redressé et coupé à longueur.

2. Forgeage à froid - Moulage de l'acier dans la forme souhaitée à température ambiante.

3. Tête de boulon - Formé progressivement en forçant l'acier dans diverses matrices à haute pression.

4. Enfilage - Les fils sont formés par roulage ou coupe.

5. Traitement thermique - Le boulon est exposé à une chaleur extrême pour durcir l'acier.

6. Traitement de surface - Cela dépend de l'application. Le zingage est courant pour augmenter la résistance à la corrosion.

7. Emballage/stockage - Après un contrôle qualité visant à garantir l'uniformité et la cohérence, les boulons sont emballés.