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Développement d'un appareil de caractérisation d'éléments de connecteurs électriques boulonnés

Drira, Mohamed (2004). Développement d'un appareil de caractérisation d'éléments de connecteurs électriques boulonnés. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le présent travail porte sur l'identification des grades (ou classes) de la boulonnerie utilisée dans les postes de distribution d'Hydro-Québec. Afin d'assurer une identification rapide des grades des boulons, les normes nationales et internationales (SAE, ASTM, ISO, BS, NF, DIN, JIS, etc) préconisent différentes sortes de marquages. La diversité de ces normes ainsi que l'absence complète de marquage en cas de tiges filetés (qui sont souvent utilisées pour remplacer les boulons) créent des dfificultés dans les postes lorsqu'il s'agit de faire un bon choix, essentiellement pour les éléments de fixation en acier de grades 2 et 5. Cette situation engendre des frais très importants pour les opérations d'inspection et de remplacement d'un élément de fixation, en plus des inconvénients dus à la mise hors service des lignes de distribution.

Notre mandat consistait à analyser la situation actuelle dans les postes de distribution d'Hydro-Québec et à fournir une solution technique au problème d'identification de grades des éléments de fixation. Suite à cette analyse, nous avons proposé d'utiliser la mesure de dureté comme technique rapide et non destructive d'identification. Les valeurs de la résistance à la rupture pour la boulonnerie de grades 2 et 5 sont respectivement 75 et 120kpsi. Ainsi, les expériences qui ont été réalisés sur des boulons normalisées ont démontré que un essai de dureté peut remplacer un essai de traction pour le cas de notre application.

La conception, la fabrication et le calibrage d'un appareil permettant la réalisation de la mesure de dureté de type Brinell pour l'identification des grades de la boulonnerie ont été réalisées dans le cadre de ce projet. Cet appareil est doté d'un système de levier pour l'application de la charge sur une bille de diamètre 3,175mm et d'un limiteur de force capable de reproduire la charge maximale de 300kgf avec une bonne répétabilité (écart-type de 3,18kgf). L'utilisation de cet appareil, qui ne contient aucune composante électronique, ne nécessite aucune qualification technique spéciale, ce qui représente un critère principal de la conception.

Finalement, une série d'essais de validation effectués sur des boulons normalisés, a démontré que l'identification des grades à l'aide de l'appareil développé donne des résultats fiables. En effet, une simple visualisation de l'empreinte créée lors d'un essai de type Brinell, permet de faire la comparaison de la taille de celle-ci par rapport à un échantillon étalon fourni avec l'appareil et par conséquent, d'indiquer précisément le grade de l'élément de fixation.

Titre traduit

Development of a device for the characterization of electric bolted connectors elements

Résumé traduit

This work concerns the identification of the grades (or class) of the nuts and bolts used in the distribution stations of Quebec-Hydro. The diversity of the national and international standards (SAE, ASTM, ISO, BS, NF, DIN, JIS, etc.) causes a problem because of the different kinds of marking. Moreover, the total absence of marking on the threaded rods, which are frequently used for the bolts replacement, complicates their proper selection, more specifically in the case of steel fasteners of grades 2 and 5. This situation causes significant expenses for the inspection and replacement of a fastener, in addition of the disadvantages due to the outage of the lines distribution.

Our mandate was to provide a technical solution to the problem of the bolt grade identification. Following the detailed analysis of the actual situation in the stations of Quebec-Hydro, the use of the hardness measurement was proposed as a fast and nondestructive identification technique. The values of the tensile strength for the bolts of grades 2 and 5 are respectively 75 and 120kpsi. Thus, the tests were carried out on standardized screws and the experimental results showed that measurement of hardness can replace the tensile tests in the case of our particular application.

The design, the manufacturing and the calibration of an apparatus allowing the use of the Brinell type hardness measurement for the identification of the grades of the fasteners were carried out within the framework of this project. This apparatus is equipped with a lever system for the application of the load on the ball (diameter 3,175mm) and with a force limiter able to reproduce the maximum load of 300kgf with an great repeatability (standard deviation of 3,18kgf). The apparatus does not contain electronic parts and does not require a specific technical qualification from the user, which represents a principal
criteria of the design.

Finally, validation testing carried out on standardized bolts showed that the grade identification with the developed apparatus is feasible. Indeed, a simple visualization of the indentation created after a Brinell hardness test, enables to make the comparison of the size of this one with a sample standard provided with the apparatus, and consequently, indicates the grade of the fastener.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [144]-145.
Mots-clés libres: Appareil, Boulonne, Boulonnerie, Calibrage, Caracterisation, Connecteur, Electrique, Hydro-Quebec
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Brailovski, Vladimir
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Terriault, Patrick
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 06 mai 2011 20:44
Dernière modification: 21 oct. 2016 00:49
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/774

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