Brides et essais de fatigue

Ramiz Selimbasic demande quel est le rapport entre les connexions à brides sans soudure et 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 constructeurs d'avions 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 systèmes de brides hautes performances (HPF) et 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 du roulage, du décollage, du vol et de l'atterrissage.

C'est pourquoi, chez l'un des plus grands constructeurs d'avions au monde basé au Royaume-Uni, des tests 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 de test. La construction du système hydraulique utilisé pour alimenter les bancs d'essai a été réalisée 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 de conception et de construction internes, combinées à une installation, un entretien et une assistance sur site 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 techniques devait être en mesure de distribuer intelligemment le débit de 4 200 litres par minute à 300 bars via quatre conduites en anneau en utilisant une tuyauterie de 3 pouces à 10 pouces de diamètre extérieur et une longueur totale de 1,9 km de tuyauterie à grand diamètre. Les pipelines devaient résister aux pics de pression pendant le fonctionnement sans aucune fuite pour ne pas interrompre les cycles de test 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 appris en profondeur les détails techniques des deux systèmes de brides lors d'une visite de plusieurs jours au Parker CPS à Augustdorf, en Allemagne, et est repartie confiante que la solution Parker et l'équipe du CPS seraient le bon choix à utiliser et avec lequel s'associer pour ce projet.

La décision prise d'utiliser les deux systèmes de bride Parker offrait des avantages significatifs par rapport au soudage classique des tuyaux hydrauliques. Celles-ci comprenaient des gains de temps par rapport au soudage traditionnel, car les connecteurs de tuyaux à paroi épaisse nécessitent plusieurs couches et doivent être fabriqués par des soudeurs qualifiés. Toutes les soudures doivent subir une inspection aux 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'avion, le processus d'installation à l'aide du système Parker a été réduit de quelques 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 bridage 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 alors pu installer lui-même toute l'infrastructure de tuyauterie.

Fluidpower Group a terminé le projet en avance sur le calendrier, sans aucun problème et a pu 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 fonctionnent chaque jour dans le système de manière fiable.

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 de tuyauterie officiel. Dans ce partenariat, les ingénieurs de Parker se sont avérés 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 Complete Piping Solution Center 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 le fonctionnement des machines, montrant les techniques de fabrication et d'assemblage des tuyaux qui ont permis la fabrication finale des tuyaux et l'assemblage en toute sécurité sur site.

Parker et Fluidpower Group continuent de renforcer leur relation, travaillant en étroite collaboration pour le bénéfice du client final avec un 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 supporter des pressions de service jusqu'à 500 bar pour des diamètres de tuyaux de 25 à 150 mm et des épaisseurs de paroi 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. Le bordage sur le tuyau rappelle la base d'une branche où il 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 allant de 10° à 37°. Le début 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 raccorder est élargie à l'aide d'un processus de bridage orbital spécialisé qui comprime la surface de l'extrémité du tuyau par moletage au rouleau. Cela donne à l'extrémité du tuyau une forme en 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 assure l'étanchéité contre la paroi du tuyau. Il y a aussi une rainure à l'avant de l'insert, dans laquelle est placé un joint profilé F37 en matériau comme le polyuréthane. Alternativement, l'insert peut être conçu avec une face avant 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 raccords 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 jusqu'à 420 bar. Il peut être utilisé pour raccorder des tuyaux d'un diamètre extérieur de 16 à 273 mm (taille de bride de 1/2 po à 10 po).

Ramiz Selimbasic est avecParker Hannifin HPCE