Visserie, Boulonnerie et écrous

Visserie, Boulonnerie et écrous

1. Vis d'assemblage à métaux

Le serrage le plus énergique est obtenu par les têtes H et Q (Q est peu utilisée enmécanique) puis par les vis CHC qui présentent l'avantage de pouvoir être logées ounoyées dans un chambrage. Les grades A et B indiquent des tolérances précises, C destolérances larges.

Les vis H et CHC existent en boulonnerie haute résistance.

Les têtes coniques ou fraisées, peu utilisées en mécanique, permettent des centrageséventuels.

Les vis à fente, économiques, assez utilisées dans les petites dimensions, ont pour elles lasimplicité (serrage par tournevis) ; de plus les têtes peuvent être facilement noyées.

Suivant les dimensions, la tige peut être complètement ou partiellement filetée et lediamètre de tige réduit ou non.

Remarque : il existe d'autres formes de têtes ; cylindrique bombée à empreintecruciforme, cylindrique à 6 lobes ou à empreinte torx, poêlier fendu....

Visserie, Boulonnerie et écrous http://www.zpag.net/Tecnologies_Indistrielles/visserie.htm

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13. Dimensions des vis à métaux. Cas avec empreintes cruciformes H ou Z et mêmesdimensions.

Exemples de désignation : vis à tête hexagonale ISO 4014-M 12x80-4.6 (vis H partielle¬ment filetée, d = 12, L = 80, classe 4.6);

vis QM12-60, 4.8 (vis à tête carrée, d = 12 , L = 60, classe 4.8).


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2. Classes de qualité des vis et des écrous, éléments de calcul

14. Principales propriétés des vis et des goujons (NF EN 28839, ISO 8839).

Il existe des classes de qualité pour certaines vis (H, CHC.) et écrous. Plus le matériau estrésistant, plus la classe est élevée.

a) Cas des vis La classe est symbolisée par deux nombres. Le premier est le centième de

la résistance minimale à la rupture par traction (Rr) du matériau en N/mm2. Le secondreprésente 10 fois le rapport entre la limite élastique (Re) minimale et la résistance à larupture Rr.

Exemple :

vis de classe 8-8 Rr (mini) = 100 x 8 = 800 N/mm2

Re (mini) = Rr x Y/10 = 800 x 8/10 = 640 N/mm2

Remarque : le produit des deux nombres es est égal à Re en daN/mm2.


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15. Efforts exercés sur les vis et les boulons.

b) Cas des écrous (hauteurs 0,8d)

La classe est symbolisée par un nombre indiquant le centième de la contrainte d'épreuve

en N/mm2 , c'est-à-dire de la limite obtenue par essai, réalisée par exemple avec une visde classe supérieure, et n'entraînant pas de déformation notable.

c) Cas des boulons

Leur symbolisation est identique à celle des vis. Un boulon de classe 10-9 doit êtreconstitué d'une vis de classe 10-9 et d'un écrou de classe 10. De plus, en boulonneriehaute résistance, il faut utiliser des rondelles de la même classe que les vis.

d) Calcul des charges supportées par les vis et boulons

Charge de traction (F) supportée par la partie filetée de la tige (formule approchée).

Re : limite élastique du matériau

Seq : section résistante de la tige filetée (tableau page 194).

0,9 : taux de charge de 90 % (marge de sécurité de 10 %)

Exemple : boulon qualité 10-9, diamètre d = 16, pas (gros) de 2 mm.


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Seq = 157 mm2 et Re = 900 N/mm2

Fmaxi= 0,9.900.157 = 127 170 N (proche de «13 tonnes »)

(F) s'obtient par serrage au montage ; le couple de serrage C est exercé sur la tête duboulon par une clé dynamométrique ou une visseuse rotative étalonnée.

Couple de serrage (C), formule approchée

p : pas (mm)

d2: diamètre sur flanc.

ff : frottement au niveau du filetage

ft : frottement entre tête (vis) et support (pièce)

Dm : diamètre moyen au niveau de la tête

F : tension de la vis

Remarque : le calcul des assemblages boulonnés conduit parfois à des études pluspoussées prenant en compte les précharges, les sollicitations composées (traction +torsion, etc.), les phénomènes de fatigue, les phénomènes statistiques, les critères delimite élastique (Von Mises...) ; voir ouvrages spécialisés. Il existe des versions spéciales(HR et HV) pour construction métalliques, NF EN 14399.

3. Principaux écrous

a) Écrous manœuvres par clés


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16. Dimensions des écrous pour vis à métaux (* sans chanfrein et d «s 10). Le style 2existe avec collerette.

Exemples de désignation : écrou hexagonal ISO 4032-M12-8 (écrou H, d = M12, classe8). r Ecrou hexagonal à embase cylindro-tronconique EN 14218-M12 x 1,25 x-10, d=M12, classe 10).


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b) Principaux écrous autofreinés

L'écrou à bague frein non filetée incorporée, en nylon ou inox, genre Nylstop, existe enplusieurs variantes : écrou borgne, écrou à embase...

Les écrous « MHT » pour hautes températures (T < 550 °C) et « Tristop » ont leurdiamètre d légèrement déformé au niveau des parties coniques ; il en résulte unpincement avec la vis au montage.

L'écrou type « Serpress », monobloc, présente une grande élasticité ; il est sept fois plusélastique qu'un écrou H.

La rondelle conique élastique, qui se déforme et s'aplatit sous charge, sertie de l'écroutwolok peut être remplacée par une rondelle dentée.

L'écrou « PAL » peut être utilisé comme contre-écrou. Supportant de faibles efforts axiaux,il est intéressant avec les plastiques, les élastomères...

h1, avec bague nylon ; h2 avec bague inox (admet des démontages plus fréquents).

17. Dimensions des principaux écrous autofreines pour vis à métaux.


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Exemple de désignation : écrou hexagonal autofreine ISO 7719-M12-8.

c) Exemple d'écrous standards manœuvrables à la main

Les écrous à croisillons existent en acier avec trou de goupille ou en plastique phénoplasteavec insert taraudé.

Les écrous « moletés » en acier bruni peuvent également être goupillés.

Les écrous à oreilles existent en plusieurs matériaux.

Les poignées lisses avec insert ou non sont le plus souvent en phénoplaste, « bakélite »noir ou rouge. La matière est la même pour les poignées en T et les leviers de manœuvrequi existent avec tige filetée et écrou.


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18. Dimensions de quelques écrous manœuvrables à la main.

4. Vis de pression, de guidage ou d'arrêt


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Pour ces vis à une forme de tête donnée, on peut choisir, suivant les besoins (guidage,pression ou arrêt), plusieurs extrémités et plusieurs classes de qualité possibles.

Têtes usuelles : hexagonale réduite (symbole HZ), carrée réduite (symbole QZ), sans têteà pans creux (HC) et sans tête fendue. Autres extrémités que celle figure 12 : bout bombéBB (rayon d) ; bout pointu PT (cône). Acier, acier inoxydable, non ferreux.

Exemples de désignation : vis sans tête ISO 4766-M5xl2-14H (sans tête fendue ; bout plat; d = 5, L = 12, qualité 14H ; vis sans tête à téton long HC, M8-40-45H)

19. Dimensions des vis de pression (d1 : h 14 ; d2 : hl6 et d3 tolérance h 14).

Autres extrémités : bout pointeau (CN) de forme conique ; bout bombé (RN) à rayon —1,4 d ; bout auto-nettoyeur (SC) ; bout pilote plat (PF) ou à téton avec bout tronconique(PC).

NFE 25-133 : tête HZ + bout TL ; NFE 25-134 : tête QZ + bout TC ; NF EN ISO 4028 :sans tête HC + bouts TC et TL ; NF EN ISO 4027 : sans tête HC + bout TR ; NF EN ISO4026 : sans tête HC + bout PL ; NF EN ISO 4029 : sans tête HC + bout CU.


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Classes de qualité : 14H (HV = 140) ; 22H (HV = 220) ; 33H (HV = 330) ; 45H (HV =450).

5. Vis à tôle (extrait)


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20. Dimensions des vis à tôle (norme NF EN ISO ....).* Cas des vis autoperceuses(ISO...). Aciers et Aciers inox.


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Exemple de désignation : vis à tôle ISO 1482-ST3,5xl6-C (tête FZ, d = 3,5, L = 16, boutC) ; vis FX, ST4,8-32,C (tête FX, d = 4,8, L = 32, bout C).

Il existe plusieurs têtes et extrémités possibles pour ces vis qui ne nécessitent pas detaraudage avant montage (principe des vis à bois) et qui sont filetées sur toute lalongueur.

Les plus récentes sont autotaraudeuses (extrémité avec entaille tranchante qui fonctionnesur le principe du taraud) et exigent un couple de serrage plus élevé. Cémentées etrevenues.

Le bout pointu (symbole C) est plutôt utilisé avec des tôles minces (e 1,5), le bout plat(symbole F) avec des tôles plus épaisses et des trous borgnes. Elles existent en aciersinoxydables. Utilisation : tôles d'acier, métaux tendres, plastiques, fibres végétales...

6. Vis à bois

Les tirefonds H et Q permettent les serrages les plus énergiques. Plusieurs matériaux sontpossibles : acier, laiton, aluminium, inox... sans finition ou revêtus (zinc.) Exemple dedésignation : vis FBS, VB 6-80 (pour vis fraisée bombée fendue, d = 6, L = 80)


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21. Dimensions des vis à bois.

7. Goujons

Il se compose d'une tige filetée à ses deux extrémités séparées par un tronçon lisse etd'un écrou (H, Q...) de même diamètre d.

La longueur z peut être une gorge, le diamètre de la partie lisse peut être réduit, b peutavoir plusieurs valeurs, le bout être plat ou non...


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Exemple de désignation : goujon M 12-90, bm 18, classe 8-8 (goujon de diamètre 12,longueur L = 90, longueur d'implantation J = bm = 1,5 d = 18, classe de qualité 8-8).

22. Dimensions des goujons (NFE 27-135)

8. Lamages et chambrages

Ils doivent permettre le passage des outils de serrage. À cette fin, les diamètres indiquéspeuvent être augmentés, ou diminués pour d'autres raisons : optimisation, assemblage,outillage....

Le diamètre C1 est à utiliser avec des vis CHC (hauteur H1) et CZX (empreinte torx ou 6lobes : hauteur H2) ; il permet le passage d'une rondelle grower.

Le diamètre C2 est à utiliser avec des vis ou des écrous hexagonaux.


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23. Dimensions des lamages et deschambrages.

Norme E 25-017 (extrait)avec H2 révisé.

9. Rondelles

a) Rondelles d'appui

Elles augmentent la surface d'appui, réduisent la pression de serrage, le marquage despièces plus tendres et ne tournent pas pendant le serrage. Elles n'assurent pas un freinageefficace de la vis ou de l'écrou.

Rondelles plates : d'emploi usuel, elles existent en quatre séries de dimensions : étroite,normale, large et très large. Deux qualités : grade A (duretés 200 HV et 300 HV ; Ra 1,6 à6,3 ; acier et acier inox) et grade C (duretés 100 HV ; acier). Elles peuvent êtrechanfreinées, brunies, zinguées, cadmiées, phosphatées, bichromatées...

Désignation : ISO 7089-8-200 HV (série normale, grade A, d=8, dureté 200 HV, acier)

Rondelles cuvettes : elles sont utilisées avec des vis à têtes fraisées (F...). Emboutie ouusinée, la surface externe peut être polie et brillante.

Rondelles à portée sphérique : utilisées avec un écrou à portée sphérique, ellescompensent une inclinaison de la vis par rapport à la face d'appui.


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24. Dimensions des rondelles d'appui.

b) Rondelles freins élastiques

Le freinage de l'écrou est amélioré par l'élasticité de la rondelle.

Rondelles grower, pour vis de classe de qualité 10.9 : elles existent avec des becs quis'incrustrent dans la matière de la pièce ou sans bec. Trois séries sont possibles :courante W, réduite WZ et forte WL). On les trouvent en acier à ressort (44 à 50 HRc) ouen inox.

Exemple de désignation : rondelle WL 12 (grower série forte, d = 12).

Rondelles coniques, pour vis de classe de qualité 8.8 : elles peuvent être lisses(symbole CL) ou striées (CS). Après serrage, la rondelle est plane et agit comme unressort. Elles sont en acier à ressort (42 à 50 HRc).

Rondelles ondulées à deux ondes, pour vis de classe de qualité ^ 8.8 : elles sontsouvent utilisées avec des pièces en matériaux tendres (alliages légers, plastiques) etexistent avec 1 et 4 ondes. Elles existent en acier à ressort, bronze, inox...


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25. Dimensions des rondelles freins élastiques.

26. Dimensions des rondelles à dents chevauchantes et des freins à bord relevé.


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c) Rondelles freins à dents (« éventail »)

Le freinage (40 % supérieur dans le cas d'une denture chevauchante) est obtenu parincrustation des dents dans les pièces assemblées et par l'élasticité générale. La formeconcave (à 90°) s'utilise avec les vis à tête fraisée (90°).

L'incrustation est favorable à l'établissement d'un contact électrique.

Elles existent en acier à ressort (bruni, zingué, cadmié, bichromate), en inox, en bronze...

d) Principaux freins à sécurité absolue

Écrous à encoches avec rondelles à créneaux (voir chapitre 26 dimensions desroulements), écrous à créneaux (voir paragraphe écrous) et plaquettes arrêtoirs (freinageobtenu en rabattant un bord sur la pièce et un autre sur l'écrou).

10. Écrous et inserts spéciaux: exemples typiques

Écrou à sertir : en acier zingué bichromate, son immobilisation est obtenue parrefoulement du métal (sertissage à la presse) sous la partie conique de l'écrou.

Douille autotaraudeuse : fonctionne comme un taraud, pour plastiques et alliageslégers.

Filet rapporté : il ressemble à un ressort à spires jointives (section de forme losange enacier à ressort). La pièce doit être taraudée avec un taraud spécial.

Longueurs possibles H3 = 1,5 d (2d - 2,5d et 3d), pas fin ou pas gros.

Insert à expansion : il fonctionne comme une cheville usuelle. Au moment du serrage,les demi parties inférieures s'écartent et s'incrustent dans le matériau de la pièce, pour lesplastiques et les métaux tendres. Schématisation ISO des inserts, voir page 580.

Insert de surmoulage : pour les matières plastiques, l'insert est mis dans le moule justeavant moulage. L'ensemble se solidarise au refroidissement.

Goujons-inserts : pose par ultrasons ou thermique. Il existe des variantes poursurmoulage (matières plastiques).


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27. Dimensions de quelques écrousrapportés et inserts.

H3 = l,5d - 2d - 2,5d et 3d

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