Qu'est-ce qu'un rouleau ou une broche à ressort à fente? Un guide des épingles élastiques

Les épingles cylindriques élastiques, souvent mentionnées par la marque générique 'Roll Pin ' (spécifiquement pour les types enroulées) ou descriptivement sous forme d'épingles à ressort à fentes ou de broches à ressort, sont une catégorie de fixation unique et polyvalente. Contrairement aux épingles de chevilles solides, ils dérivent leur pouvoir de maintien non pas d'un ajustement d'interférence seul, mais de leur force de ressort radiale inhérente. Cette force est générée lorsque la broche est comprimée pendant l'installation dans un trou légèrement plus petit que son diamètre nominal.

Le principe de base: fabriqué à partir de matériaux de température à ressort, ces épingles ont un écart intégré (fente ou couture en spirale). Lorsqu'il est entraîné dans le trou de taille correcte, la broche se comprime radialement, exerçant une pression extérieure continue contre les parois du trou. Cela crée une résistance de friction significative au mouvement et au relâchement, même sous des vibrations ou des charges dynamiques. Ils accueillent mieux les variations de taille des trous et portent mieux au fil du temps que les broches solides.

Classification et types:

Les broches élastiques sont principalement classées en trois types principaux, chacun subdivisé en versions légères (standard) et lourdes:

1. Pin de ressort à fentes (DIN 1481 / ISO 8752):

• Aspect / Structure: un tube cylindrique droit avec un seul emplacement longitudinal exécutant toute sa longueur.

• Durée légère: épaisseur de paroi plus mince. Utilisé pour les applications à usage général avec des charges modérées. Le matériau standard est l'acier au carbone.

• Durée intense: épaisseur de paroi plus épaisse et par conséquent une force de ressort radiale plus élevée. Utilisé pour des charges de cisaillement plus élevées, des vibrations plus graves et des applications nécessitant une plus grande résistance à la déformation de la broche. Souvent fabriqué en acier en alliage pour une résistance accrue.

• Caractéristique clé: la fente permet une compression significative. Facile à identifier visuellement par la fente droite.

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2. Pin de ressort enroulé (rouleau) (DIN 7343 / ISO 8748):

• Aspect / Structure: Formé en enroulant étroitement une bande d'acier à ressort en 2,25 couches qui se chevauchent, créant une couture en spirale sur toute sa longueur. A un chanfrein aux deux extrémités.

• Durée légère: moins de couches de bobine (généralement 2,25), une force radiale inférieure. Utilisation générale.

• Durée lourde: plus de couches de bobine (généralement 3,5+), une force de ressort radiale et une résistance au cisaillement significativement plus élevée. Conçu pour les applications les plus exigeantes avec des charges de vibration ou de choc élevées.

• Caractéristique clé: La couture en spirale et la structure enroulée distribuent la contrainte plus uniformément et offrent une résistance et une résilience de fatigue supérieures par rapport aux broches fendues. Le terme 'Roll Pin ' est souvent utilisé spécifiquement pour ce type.

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3. Pin de ressort dentelé (rainuré à fentes) (similaire à DIN 1481 mais avec des rainures):

• Aspect / Structure: similaire sous forme de base à la broche à ressort à fente (tube cylindrique avec une fente longitudinale) mais présente des rainures transversales ou des dentelées pressées dans sa surface externe sur sa longueur.

• Durée légère: broches dentelées standard.

• Durée lourde: broches dentelées faites avec des murs plus épais / matériaux de force plus élevés.

• Caractéristique clé: Les dentelures agissent comme de minuscules barbes, augmentant considérablement la résistance au mouvement axial (force de retrait) par rapport aux broches à fentes lisses ou enroulées. Idéal pour les applications où la résistance aux charges axiales est critique.

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Matériels:

• Acier du carbone: le matériau le plus courant, de tempérament printanier pour l'élasticité et la résistance (par exemple, SAE 1070, 1074, 1095). Corparement et adapté à la plupart des environnements.

• Acier en alliage: Utilisé pour les épingles lourdes nécessitant une résistance au cisaillement et une résistance à la fatigue plus élevées (par exemple, SAE 6150, 9254).

• Acier inoxydable: (par exemple, AISI 302, 304, 316). Essentiel pour les applications nécessitant une résistance à la corrosion ou des propriétés non magnétiques. Offre de bonnes propriétés de ressort mais généralement une résistance au cisaillement plus faible que les épingles en acier en carbone équivalent.

• Laiton: Utilisé occasionnellement pour une conductivité électrique spécifique ou des exigences non sapées. Force inférieure que les broches en acier.

Traitements de surface:

• Placage de zinc: (chromate de chromate noir, jaune ou noir). La finition la plus courante pour les épingles en acier au carbone, offrant une bonne résistance à la corrosion générale à faible coût. L'oxyde noir est également courant.

• Revêtement de phosphate (parkérinants): souvent utilisé comme couche de base pour la rétention d'huile ou l'adhésion de peinture, offrant une certaine résistance à la corrosion.

• Placage du cadmium: historiquement commun pour une excellente résistance à la corrosion et une lubricité, mais les préoccupations environnementales ont considérablement réduit son utilisation (ROHS non conforme).

• Lubricants de films secs: parfois appliqué sur le placage pour faciliter l'installation.

• Passivation: utilisé pour les épingles en acier inoxydable pour améliorer leur résistance à la corrosion naturelle en éliminant le fer libre de la surface.

• Inachevé: les épingles en acier inoxydable sont souvent utilisées sans placage supplémentaire.

Méthodes d'installation:

1. Préparation du trou:

   critique. Le trou doit être un trou propre, droit et percé (altéré pour les applications de précision) avec une taille spécifiée dans la norme pertinente (DIN, ISO) pour le type de broche et la taille. La taille du trou est plus petite que le diamètre nominal de la broche.

2. Chanfrein:

   Un léger chanfrein (généralement 15-30 degrés) à l'entrée du trou est essentiel pour éviter les dommages du bord de la broche pendant l'insertion.

3. Outils:

• Hammer: Un marteau à balle à balles standard peut être utilisé, frappant carrément la broche à son côté. Utilisez avec prudence pour éviter d'endommager la broche ou la pièce.

• Punch: Souvent utilisé avec un marteau, surtout pour démarrer la broche ou le conduire à rinter. La pointe de punch doit être légèrement concave ou plate pour s'adapter à l'extrémité de la broche.

• Presse arborante / presse hydraulique: la méthode préférée pour l'installation droite contrôlée, minimisant le risque de dommages. Utilisez un poussoir plat ou légèrement concave.

• Ficheurs automatiques: utilisés dans la production à haut volume.

4. Point clé:

   la broche doit être enfonçante directement dans le trou jusqu'à ce que ses extrémités soient rincées avec ou légèrement en dessous des surfaces des pièces jointes. Ne conduisez jamais une épingle uniquement à mi-chemin si elle doit être rinçante plus tard; Installez-le entièrement en une seule action.

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Critères de sélection:

Le choix de la bonne broche élastique implique de considérer:

1. Type de charge et magnitude:

• Charges de cisaillement: la résistance primaire des broches à ressort. Sélectionnez le type (fendu / enroulé / dentelé) et le devoir (léger / lourd) en fonction de la résistance au cisaillement requise. Hourdure enroulé offre la plus haute résistance au cisaillement.

• Charges axiales (arrêt): Les broches dentelées offrent une résistance largement supérieure. Les épingles enroulées offrent le moins de résistance modérée, les broches à fentes.

• Vibration / choc: les broches enroulées offrent généralement la meilleure résistance et résilience de fatigue. Les versions lourdes de tout type sont meilleures que le service léger.

2. Taille et matériau du trou:

   Doit correspondre aux spécifications des broches. Les matériaux plus durs nécessitent des trous précis. Considérez la profondeur du trou par rapport à la longueur de la broche.

3. Environnement:

   les environnements corrosifs dictent l'acier inoxydable ou l'acier de carbone adéquatement plaqué. Les températures extrêmes affectent le choix du matériau.

4. Précision requise:

   les broches enroulées fournissent souvent une force plus cohérente et sont moins sujettes aux bombées que les broches à fentes. Les trous altérés améliorent la précision.

5. Accès à l'installation:

   Assurez-vous que les outils appropriés peuvent accéder au trou.

6. Coût:

   les broches à fentes sont généralement les plus économiques, suivies par enroulées, puis dentelées. Les droits lourds coûtent plus cher que les droits légers. L'acier inoxydable coûte plus cher que l'acier au carbone.

7. Resition:

   Bien que conçue pour être semi-permanente, les épingles peuvent généralement être chassées avec un punch et un marteau. Les épingles dentelées sont les plus difficiles à éliminer sans dommages.

Scénarios d'application courants:

Les broches élastiques sont omniprésentes dans les machines en raison de leur résistance aux vibrations et de leur facilité d'installation. Les exemples incluent:

• Liens et leviers: sécurisation des épingles de pivot dans les liens de contrôle, les manettes de vitesse, les pédales de frein.

• Gigner et pignons: conserver des engrenages, des pignons, des poulies et des colliers sur les puits (souvent combinés avec des claviers). Charge de cisaillement primaire.

• Arbres et essieux: composants d'alignement et de sécurisation sur les arbres, localisant les roulements dans les boîtiers.

• MOTEUR ET TRANSMISSION: BILEURS DE CONNECTION (Small Ext Endgings), composants du train de soupape, fourches de transmission, assemblages d'embrayage. Vibration / choc élevé.

• Équipement agricole et de construction: sécurisation des épingles en attelage, liens de seaux, assemblages de piste. Environnements durs, charges élevées.

• Automobile: charnières de porte, mécanismes de siège, composants de suspension, joints de colonne de direction.

• Aérospatial: charnières non critiques, panneaux et mécanismes internes (en utilisant des matériaux et normes de haut niveau spécifiques).

• Électronique: sécurisation des composants dans les châssis ou les dissipateurs de chaleur (souvent plus petits épingles en acier inoxydable).

• Gabarits et luminaires: localisation précisément des pièces pendant la fabrication ou l'assemblage. Pin enroulées préférées pour la précision.

• Remplacement des broches Cotter: dans les épingles de chagcées ou les écrous couchés où une résistance aux vibrations est nécessaire (les broches dentelées excellent ici pour la rétention axiale).

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Conclusion:

Les épingles à ressort élastiques à fentes, enroulées et dentelées sont des solutions de fixation ingénieuses et fiables où la résistance aux vibrations, l'adaptation des variations de tolérance et la facilité d'installation sont primordiaux. Comprendre les différences entre les types (fendus, enroulés, dentelés) et les cotes de service (légers, lourds), ainsi que leurs matériaux, leurs finitions et leurs techniques d'installation appropriées, est la clé pour sélectionner la broche optimale pour une application mécanique donnée. Leur polyvalence garantit qu'ils restent un élément fondamental de la conception technique dans d'innombrables industries.