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Nov 04, 2023

Brides et essais de fatigue

Ramiz Selimbasic demande ce que les connexions à bride sans soudure ont à voir avec le vol

Ramiz Selimbasic demande ce que les connexions à bride non soudées ont à voir avec la sécurité des vols.

Les statistiques sont claires : l’avion reste l’un des modes de transport les plus sûrs disponibles de nos jours. C’est pourquoi les avionneurs travaillent dur pour maintenir les normes de sécurité tout au long du processus de vol. Pour tester les ailes d’un avion et construire d’énormes bancs d’essai, les brides haute performance (HPF) et les systèmes de brides F37 de Parker jouent un rôle clé.

Pour la construction d’avions, il est essentiel de respecter des réglementations et des certifications strictes pour assurer la sécurité des avions. L’un des composants les plus remarquables d’un avion sont les ailes. Ceux-ci ont une largeur allant jusqu’à 36 m et doivent résister à des forces énormes lors de l’atterrissage, du décollage, du vol et de l’atterrissage.

C’est pourquoi, chez l’un des plus grands avionneurs au monde basé au Royaume-Uni, des essais de fatigue des ailes des avions sont effectués pour différents types d’avions. Dans le cadre des tests approfondis, les ailes de l’avion sont montées sur un banc d’essai à commande hydraulique pour simuler les forces agissant sur les ailes pendant le fonctionnement. Les tests sont ensuite effectués en continu pendant plusieurs semaines, voire plusieurs mois.

Pour augmenter la capacité, une nouvelle installation clé en main d’environ 10 000 m2 a été ouverte en 2018, avec un total de quatre zones d’essai. La construction du système hydraulique utilisé pour alimenter les bancs d’essai a été achevée par le groupe Fluid Power, spécialisé dans la conception, la fabrication, l’installation et la maintenance de systèmes hydrauliques, d’air comprimé, de carburant et de lubrification. La société dispose de capacités internes de conception et de construction, combinées à une installation et à un entretien sur site et à un support pour les équipementiers hydrauliques industriels et mobiles spécialisés et, en outre, un large éventail d’utilisateurs finaux industriels.

L’équipe était responsable de la conception, de la fabrication, de l’assemblage sur place et de la mise en service des systèmes hydrauliques de ce projet qui présentait des défis uniques et un calendrier serré. L’objectif était de fournir un système hydraulique clé en main qui fonctionnerait de manière fiable pendant plusieurs décennies. L’unité de puissance de 2,4 MW répartie sur deux salles d’usine devait pouvoir distribuer intelligemment le débit de 4 200 litres par minute à 300 bars via quatre anneaux principaux en utilisant une tuyauterie de 3 pouces à un diamètre extérieur de 10 pouces et une longueur totale de 1,9 km de tuyauterie de grand alésage. Les pipelines devaient résister à des pics de pression pendant l’exploitation sans aucune fuite pour ne pas interrompre les cycles d’essai et ont donc été l’un des principaux défis.

L’équipe de projet de Fluidpower Group s’est concentrée sur la fiabilité et l’innovation lors du choix des entreprises avec lesquelles s’associer pour la fourniture de composants. L’équipe a entendu parler du Parker F37 Parflange, du HPF et du centre Complete Piping Solutions (CPS) par le biais des médias. L’équipe a ensuite découvert en profondeur les détails techniques des deux systèmes de brides lors d’une visite de plusieurs jours au CPS Parker à Augustdorf, en Allemagne, et est repartie confiante que la solution Parker et l’équipe du CPS seraient le bon choix à utiliser et à utiliser pour ce projet.

La décision prise d’utiliser les deux systèmes à brides Parker offrait des avantages significatifs par rapport au soudage classique des tuyaux hydrauliques. Ceux-ci comprenaient des économies de temps par rapport au soudage traditionnel, car les connecteurs de tuyaux muraux lourds nécessitent plusieurs couches et doivent être fabriqués par des soudeurs qualifiés. Toutes les soudures doivent faire l’objet d’une inspection par rayons X et les systèmes de tuyauterie doivent être rincés en raison de la forte contamination due au processus de soudage. Dans le cadre du projet de construction du banc d’essai pour les ailes d’avions, le processus d’installation à l’aide du système Parker a été réduit de plusieurs jours à quelques heures en raison de la haute qualité et de la propreté des composants dès le départ. Le système HPF et F37 était également plus respectueux de l’environnement car le processus de bride ne provoque pas de gaz nocifs et élimine les risques d’incendie. Cela a également réduit le besoin de permis de travail à chaud.

Au cours des semaines suivantes, de nombreuses réunions de projet ont eu lieu où Parker a pu prendre l’idée de construire une solution personnalisée et de concevoir l’ensemble de l’infrastructure de tuyauterie pour le groupe Fluidpower. Après quelques cycles de tests et de réingénierie, les produits prêts à l’emploi ont été livrés. Fluidpower Group a ensuite pu installer lui-même l’ensemble de l’infrastructure de tuyauterie.

Fluidpower Group a achevé le projet plus tôt que prévu, sans aucun problème et a été en mesure de se conformer aux spécifications du client. Aujourd’hui, les bancs d’essai nouvellement construits sont utilisés pour simuler les charges et les forces qui impacteront les ailes pendant plusieurs millions de cycles, ainsi que les autres composants de l’avion qui nécessitent des tests rigoureux. Au total, plus de 2 500 brides HPF et F37 circulent chaque jour de manière fiable dans le système.

Au-delà de la simple sélection de ses produits, Fluidpower Group a lancé une collaboration intensive avec l’équipe Parker CPS et est devenu un partenaire officiel de tuyauterie. Dans le cadre de ce partenariat, les ingénieurs de Parker se sont révélés être des concepteurs innovants et sont en mesure de partager leur expérience à long terme d’autres projets au profit de Fluidpower Group.

L’entreprise a également décidé de faire produire des composants de tuyaux et de brides pour d’autres projets dans le centre de solutions de tuyauterie complète à Augustdorf et de les faire livrer sur place. Fluidpower Group a également acheté des machines HPF et Parflange F37 pour la finition des tuyaux. Pour ceux-ci, Parker a fourni une formation approfondie, y compris sur la façon d’utiliser les machines, montrant les techniques de fabrication et d’assemblage des tuyaux qui ont permis la fabrication finale des tuyaux et l’assemblage sûr sur site.

Parker et Fluidpower Group continuent de renforcer leur relation, en travaillant en étroite collaboration au profit du client final avec un seul objectif : construire une coopération gagnant-gagnant pour toutes les parties impliquées.

Le HPF a été conçu comme un système qui résiste à l’arrachement et qui peut résister à des pressions de travail allant jusqu’à 500 bars pour des diamètres de tuyau de 25 à 150 mm et des épaisseurs de paroi allant jusqu’à 20 mm. Il est également conçu pour les modèles de trous de bride conformément aux normes ISO 6162-1 (SAE J518, code 61), ISO 6162-2 (SAE J518, code 62) et ISO 6164.

La conception HPF est basée sur des modèles du monde naturel. La bride sur le tuyau rappelle la base d’une branche où elle rencontre le tronc d’un arbre : une presse axiale hydraulique est utilisée pour créer la base évasée du tuyau. La zone formée du tuyau crée une parabole qui va de 10° à 37°. Le démarrage plat de la zone formée crée une protection supplémentaire contre les fortes vibrations du système.

Le système Parflange F37 a une zone élargie similaire dans le tuyau. Une fois qu’une bride F37 est tirée sur un tuyau sans soudure, l’extrémité du tuyau à connecter est élargie à l’aide d’un processus de bride orbitale spécialisé qui comprime la surface de l’extrémité du tuyau à travers un moletage à rouleaux. Cela donne à l’extrémité du tuyau une forme d’entonnoir avec un angle de 37°, ce qui explique son nom.

Un insert en acier ou en acier inoxydable est ensuite placé dans l’extrémité élargie du tuyau avec une géométrie qui correspond à l’extrémité en forme d’entonnoir du tuyau lui-même. Cet insert a un joint torique sur le côté en forme d’entonnoir qui scelle contre la paroi du tuyau. Il y a aussi une rainure à l’avant de l’insert, dans laquelle un joint de profil d’étanchéité F37 fait d’un matériau comme le polyuréthane est placé. Alternativement, l’insert peut être conçu avec une façade plate ou un joint composé en acier ou en acier inoxydable avec une lèvre d’étanchéité en élastomère NBR ou FKM. Il existe une forme d’insert spéciale pour les connexions de tuyau à tuyau qui a des contours en forme d’entonnoir avec des joints toriques des deux côtés.

Le système Parflange F37 est autorisé pour des niveaux de pression allant jusqu’à 420 bar. Il peut être utilisé pour connecter des tuyaux d’un diamètre extérieur de 16 à 273 mm (taille de bride de 1/2 po à 10 po).

Ramiz Selimbasic est avec Parker Hannifin HPCE