L'histoire de la rondelle
Le desserrage et le relâchement sont des problèmes intrinsèques depuis l’invention des écrous et des boulons. Par conséquent, même si les rondelles ne sont peut-être pas l’innovation mécanique la plus glamour, elles jouent certainement un rôle essentiel. Qu’il s’agisse de fixer une roue de wagon en bois du XVIIe siècle ou une aile d’avion aérodynamique, les rondelles ont toujours été la solution idéale pour sécuriser les assemblages boulonnés.
Le concept d’assemblage d’objets est certaine-ment aussi ancien que l’humanité. Il n’a pas fallu longtemps – relativement parlant – pour qu’une personne assemble deux bâtons ou un bâton et une pierre. Il était question de répondre à un besoin, et d’apprendre à trouver un moyen de procéder à l’assemblage.
Pendant des milliers d’années, différents types de cordes et de chaînes primitives étaient vraisem-blablement la solution préférée pour fabriquer des outils et des armes ainsi que diverses construc-tions, telles que des abris et des radeaux primitifs. L’homme néolithique (environ 9 000 av. J.-C. à 5 000 av. J.-C.) a certainement tiré le meilleur parti des matériaux disponibles pendant ce que l’on appelle l’« âge de pierre », probablementavec des parties de plantes et d’animaux.
Plus tard dans notre évolution, le travail du bois et la menuiserie ont apporté une large gamme d’assemblages ingénieux. La colle et les fixations simples, telles que les chevilleset les clous, ont été des développements essentiels.
Détermination de la date de première utilisation des rondelles
L’utilisation et le développement de rondelles sont étroitement liés aux filetages en acier et aux assemblages boulonnés. Cependant, il est difficile de deviner quand nos ancêtres ont vu le bénéfice d’ajouter un type de rondelle à un assemblage boulonné ou à vis.
Bien que les opinions diffèrent, l’inventiondes filetages de vis remonte probablementà environ 400 av. J.-C. La technique a, par exemple, été utilisée dans les presses. Cette invention a ouvert la voie au développement de la vis à tête conique, peut-être par les Égyp-tiens ou les Romains, et a érigé les bases d’une révolution dans les joints de travail du bois et d’autres applications de fixation.
Le boulon fileté en acier avec un écrou adapté date sans doute du XVe siècle. Alors que les machines de filetage étaient relativementrépandues depuis le XVIIe siècle, ce n’est qu’à partir de la première révolution industrielle, qui a commencé au milieu du XVIIIe siècle, que les choses ont commencé à prendre de l’ampleur. Le développement a été motivé par la possibilité de fabriquer et d’utiliser des machines pour la production de masse.
Une rondelle pour chaque utilisation
L’étymologie du mot « rondelle » relatif aux assemblages boulonnés est également incer-taine. Toutefois, nous pouvons retrouver des traces écrites de ce terme à partir de 1346. Une autre source, de 1611, utilise le mot et décrit son utilisation : réduire l’usure d’un moyeu d’essieu dans une application d’artillerie.
Les applications actuelles des rondelles donnent un bon indice de leur invention. Empêcher les boulons de se desserrer – ce qui aurait dû causer d’énormes problèmes de roues à l’époque des wagons tirés par des animaux – et réduire l’usure étaient proba-blement les principales utilisations. D’autres usages modernes incluent la répartition de la charge sur une plus grande surface, agis-sant comme une entretoise ou un dispositif de verrouillage, réduisant les vibrations et protégeant contre les liquides.
Aujourd’hui, les rondelles se déclinent en un grand nombre de variantes, de matériaux, de traitements de surface, de revêtements, et de tailles – de nombreuses solutions répon-dant à des applications très spécifiques. En général, elles peuvent être divisées en trois groupes principaux :
- Les rondelles plates, qui répartissent la charge et protègent contre l’usure ;
- Les rondelles élastiques, qui utilisent la flexibilité axiale pour réduire le desserragedes boulons dû aux vibrations ;
- Les rondelles de blocage, qui empêchent le desserrage ou le relâchement des boulons et des écrous.
Émergence de la méthode de verrouillage la plus efficace
Bien sûr, les ingénieurs ont essayé d’autres méthodes que les rondelles pour empêcher le desserrage et le relâchement des assemblages boulonnés, tels que les adhésifs et divers types d’écrous. En ce qui concerne les rondelles de blocage, de nombreuses variantes ont été testées, notamment les rondelles coniques (Belle-ville), les rondelles à ressort à disque incurvé, les rondelles ondulées, les rondelles de blocage fendues/à ressort, les rondelles dentées/striées, les rondelles freins et les rondelles à effet de cames.
Les rondelles à effet de cames sont considérées comme les plus efficaces pour empêcher le desserrage des boulons. Les demandes de brevet datent du début du XXe siècle, mais la véritable innovation remonte aux années 1980, période à laquelle Nord-Lock a commencé à revoir la conception et à commercialiser ces solutions.
L’histoire des rondelles à effet de cames Nord-Lock
Après avoir commercialisé des brûleurs à mazout, des enrouleurs de tuyau, des scies à onglets et d’autres outils depuis 1953, l’entreprise suédoise Nobex a déménagé sa production à Mattmar (à environ 600 kilomètres au nord-ouest de Stockholm) en 1960. En 1982, l’entreprise a obtenu un brevet pour les rondelles à effet de cames et a commencé à les fabriquer sous la marque Nord-Lock.
Kurt Persson, fils des fondateurs de l’entreprise Bengt et Mary Persson et pendant 26 ans PDG de Nord-Lock, a participé activement au déve-loppement des rondelles à effet de cames. Il nous dévoile toute l’histoire : « Avec notre activité dans le domaine des rondelles, on pourrait dire que nous avons fait le grand plongeon. Nous ne connaissions rien sur la production, comme la mise sous pression, le durcissement et le traite-ment de surface. »
« Nous avons pu constater que la fonctionnalité de base était fantastique », poursuit-il. « Mais en même temps, notre produit n’affichait ni la bonne conception ni le bon matériau. Nous l’avons appris à nos dépens et avons dû tout jeter et retourner à notre planche à dessin. »
Perfectionnement de la fonctionnalité de la technologie à effet de cames
Nobex a engagé un ingénieur pour repenser la rondelle à effet de cames et, avec le temps, l’entreprise a développé ses compétences internes en matière de conception et de produc-tion. M. Persson déclare :
« Une fois que nous avons perfectionné la fonctionnalité initiale de la technologie à effet de cames de la rondelle, les développements et améliorations suivants concernaient davantage les nouveaux matériaux, tailles et traitements de surface pour résister à la corrosion, à la chaleur et à l’acidité. »
Depuis, l’accent a été mis sur l’amélioration continue et la spécialisation. Pour Nobex, il était essentiel d’améliorer la technique de production et de repenser les machines pour garantir une qualité élevée à travers les plus grands ensembles de rondelles. En outre, des tests approfondis étaient – et sont toujours – essentiels pour main-tenir un niveau de qualité élevé et uniforme.
En 1984, en tant que premier fournisseur, Nobex pouvait proposer des rondelles à effet de cames tout usage en acier inoxydable, ce qui, selon M. Persson, « a apporté une grande améliora-tion en matière de robustesse des produits et de résistance à la corrosion. Avant le lancement, les rondelles avaient subi de nombreux essais au brouillard salin. »
Un an plus tard, l’entreprise a commencé à propo-ser des rondelles à effet de cames collées par paires. Ce développement a non seulement permis d’as-surer la qualité des produits, mais également de simplifier le montage pour les clients.
Accent sur une production robuste et l’extension de la gamme
En 2001, Nobex devient Nord-Lock, avec un accent particulier sur la commercialisation de rondelles à effet de cames dans le monde entier. La société a introduit des rondelles à effet de cames en alliage spécial en 2003, notamment des rondelles 254 SMO® pour les applications d’eau salée et de chlorure et des alliages à base de nickel pour les applications à haute température et les environnements corrosifs.
Ensuite, de nouvelles lignes de durcissement et de traitement de surface ont été installées à Mattmar en 2007, conduisant à l’introduc-tion des revêtements Delta Protekt®. Les modifications apportées au revêtement non électrolytique ont permis d’augmenter la dureté, améliorant ainsi les performances avec des boulons de haute qualité.
Le marquage laser a été ajouté en 2011 pour garantir une traçabilité complète, suivi d’un développement majeur des rondelles X-series Nord-Lock lancées en 2012. Cette gamme allie la technologie à effet de cames d’origine à un effet élastique innovant. Par conséquent, cette solu-tion réduit considérablement le risque de desser-rage spontané des boulons dû aux vibrations ou au relâchement, par exemple dans les applica-tions avec une courte longueur de serrage et de multiples pièces serrées, des joints d’étanchéité, des métaux souples, des composants en plastique, des revêtements et des cycles thermiques.
À partir d’aujourd’hui, l’usine de Mattmar fabrique une gamme de centaines de rondelles et peut produire des pièces spéciales sur mesure pour les clients. L’accent a été mis sur le renfor-cement des capacités, l’amélioration continue du produit de base et des processus, ainsi que l’élargissement de la gamme grâce à de nouveauxproduits combinés et de nouvelles rondelles.
En 2021, Nord-Lock Group a célébré l’inaugu-ration d’une usine de production modernisée et agrandie à Mattmar, construite pour assurer une capacité de production à long terme dans un contexte de demande croissante des clients du monde entier.
L’avenir potentiel des rondelles
De manière générale, il existe de nombreuses opportunités inté-ressantes à saisir dans le domaine de la surveillance à distance de la précharge des assemblages boulonnés, à l’aide de technologies connectées avec capteurs. Beaucoup de solutions existent déjà, comme le Superbolt LST ou le Superbolt LSF, et sont utilisées pour surveiller les connexions les plus critiques dans des secteurs tels que le transport ferroviaire et l’éolien offshore.
Cependant, Pierre Kellner, Business Developer, Services and Smart Products chez Nord-Lock Group, remarque que la plupart des produits intelligents existants dans l’industrie du boulonnage surveillent l’allongement du boulon ou du goujon pour mesurer la précharge. Certaines rondelles intelligentes existent, sans que cette solution ne soit privilégiée étant donné qu’elles nécessitent beaucoup plus d’espace qu’une rondelle traditionnelle.
« Les rondelles Nord-Lock ne mesurent pas la précharge, bien que la fonction à effet de cames soit conçue pour éliminer toute perte de précharge au fil du temps », explique Pierre Kellner.
Il ajoute que « nous avons vu des utilisations expérimentales de cris-taux piézo-électroniques sur des rondelles très fines, mais à l’échellecommerciale, les opportunités les plus immédiates de l’industrie 4.0 sont en production. Vous pourriez ainsi améliorer l’efficacité et la qualité de la production des rondelles en examinant les inspections automatisées, en réduisant le gaspillage et en améliorant la vitesse grâce aux données intégrées tout au long du processus.
Rondelle à effet de cames
Les rondelles à effet de cames utilisent la tension au lieu de la friction pour sécuriser les assemblages boulonnés. Dans chaque assemblage, le système est composé d’une paire de rondelles de blocage avec des cames d’un côté et des dents radiales de l’autre. L’effet de cames empêche le desserrage spontané du boulon.