Comment est fabriquée une vis à métaux ?

La demande de vis ne montre aucun signe de ralentissement, mais d'où viennent-elles et comment sont-elles fabriquées ?

Le monde consomme des fixations à un rythme incroyable. Plus de 2,5 millions de fixations entrent dans la fabrication de chaque Boeing 747 et, à mesure que la science et la technologie progressent, la demande mondiale de fixations filetées augmente également. Le processus de fabrication des vis évolue continuellement dans le but de rester rapide, efficace et à la pointe de la technologie ; mais, fondamentalement, le processus de fabrication des vis a peu évolué au cours des 300 dernières années. Les vis peuvent être conçues avec d'innombrables permutations, notamment des types de tête et d'entraînement spécialisés, des pas fins, des pas grossiers, des filetages à droite ou à gauche, des pointes plates ou des pointes à cardan, pour n'en citer que quelques-unes. Les étapes spécifiques des processus de fabrication peuvent être aussi variées que les vis elles-mêmes, mais dans le monde moderne, la fabrication des éléments de fixation peut généralement être divisée en deux techniques qui diffèrent dans l'usinage utilisé pour former les filets : les vis filetées et les vis filetées.

L'histoire

Les premières vis à métaux ont constitué une avancée dans l'ingénierie contemporaine. Cette innovation a ajouté des dents hélicoïdales à la formule éprouvée des clous et a créé une attache industrielle inégalée. Les vis étaient particulièrement populaires dans la fabrication d'armes à feu, pour leur capacité à résister au desserrage sous l'effet des vibrations rencontrées lors des coups de feu. En comparaison, des composants tels que des clous pourraient (et seraient) tout simplement tomber après une période d'utilisation, provoquant des ratés de tir ou même la désintégration d'une arme en cours de bataille. Les premières vis étaient fabriquées à partir de clous et laborieusement sculptées à la main. Cette méthode de production signifiait que la production était lente, que la qualité était médiocre et qu'aucune vis n'était jamais identique.

Les vis étant très demandées, des inventeurs de toute l'Europe se sont essayés à la création d'engins permettant de mécaniser le processus de fabrication des vis. Ces efforts ont conduit au développement d'une machine par Job et William Wyatt en 1760, capable de couper de manière autonome environ 10 vis uniformes par minute. Alors que de nombreux tours à vis spécialisés ont été développés par des fabricants de vis individuels au cours du XVIIIe siècle, le coupe-vis des frères Wyatt est largement considéré comme l'un des tout premiers exemples de production de masse automatisée. Depuis les années 1700, la conception et la production de fixations ont connu des avancées importantes et ont été continuellement développées pour améliorer la polyvalence, la qualité et l'efficacité de la production de fixations.

Pour ceux qui souhaitent en savoir plus sur l'histoire des machines à visser, nous recommandons ce livre sur le sujet, qui propose une sélection de dessins techniques et de schémas représentant des machines anciennes : Histoire de l'industrie des boulons et des écrous

Conception des attaches

Différentes normes de fabrication sont utilisées pour spécifier les différentes zones de la vis, ce qui fait de presque chaque vis une combinaison modulaire de différentes caractéristiques. Par exemple, une taille et un pas de filetage métriques sont définis par la norme ISO 261, mais une tête fraisée sur la même vis serait définie par une autre norme, telle que la norme ISO 10642 - vis à tête fraisée à six pans creux ; le matériau de cette vis peut être défini par la norme ISO 3506. Plusieurs normes sont utilisées pour définir les attributs de n'importe quelle vis et peuvent définir n'importe quoi, y compris la taille du filetage, le type de tête, le type d'entraînement, le matériau et la finition.

Matières premières

Presque toutes les vis commencent leur vie sous la forme d'une barre ou d'une bobine continue de fil métallique. Le fil enroulé est utilisé pour les petites tailles car il est plus facile à transporter et peut être introduit en continu dans une machine, mais pour les tailles nettement plus grandes, les vis doivent être découpées dans une barre solide. La bobine de fil est lubrifiée et chauffée pour améliorer la maniabilité, et est introduite dans une machine à lisser pour éviter tout désalignement dans le produit final. Une fois redressé, le fil est coupé à la longueur souhaitée et une série de matrices est utilisée pour perforer progressivement un contour de la forme de la tête de la vis et créer un chanfrein à l'extrémité de la vis. Cette étape, connue sous le nom de formage à froid, permet de produire une « ébauche », c'est-à-dire un gabarit de vis lisse et sans relief, sans filetage ni enfoncement dans la tête.

Découpage par entraînement

Le processus de fabrication d'un entraînement à vis dépend du type de tête et d'entraînement. Pour certains types d'entraînements et de têtes sans entraînement, cette étape n'est pas nécessaire, car elle est effectuée lors du formage à froid. Pour un lecteur à fente commun et certains lecteurs Phillips, la rainure est découpée par un procédé secondaire.

Laminage de fils

Les ébauches de vis sont ensuite introduites dans des matrices de laminage, qui peuvent former un filetage de différentes manières. La méthode la plus courante est l'utilisation d'une matrice alternative, dans laquelle la vis est enroulée à une pression extrêmement élevée entre deux matrices plates, dont l'une reste immobile. Ce procédé imprime le filetage sur la vis et peut produire des centaines de vis par minute. D'autres méthodes incluent des matrices cylindriques, dans lesquelles une vis est introduite dans une paire (ou un trio) de matrices cylindriques qui tournent dans une position fixe, ou des matrices planétaires rotatives, dans lesquelles plusieurs matrices cylindriques roulent autour d'une vis fixe. Les vis produites par filetage sont de loin supérieures aux vis découpées à la machine, car l'ébauche n'est pas coupée lors de la fabrication, mais est compactée et renforcée par les matrices. Les vis filetées d'Accu ont une finition supérieure, une dureté de surface accrue, génèrent moins de déchets, sont plus précises et sont nettement plus rapides à produire que les alternatives découpées à la machine.

Découpe de fil

Pour la production de vis personnalisées à faible volume, la découpe de la tige puis des filetages dans le matériau de base peut constituer un moyen plus économique de produire des fixations personnalisées. Cette technique présente un inconvénient : les filetages sont généralement 30 % plus faibles que ceux utilisés avec la technique laminée, mais lorsque de courtes séries de vis sur mesure sont nécessaires, c'est une alternative qui mérite d'être envisagée. Cette technique offre également des possibilités intéressantes en termes d'utilisation de tours CNC de précision pour marquer des attaches avec de minuscules motifs et logos.

Contrôle de qualité

Après la fabrication, un échantillon de lot est sélectionné pour inspection, afin de s'assurer que tous les produits ont été fabriqués conformément aux spécifications. Un équipement de métrologie numérique est utilisé pour garantir que tous les composants respectent la tolérance générale de +0,13/-0,13 mm de l'Accu sur toutes les dimensions. Grâce à leur procédé de laminage unique, les filetages laminés sont mesurés selon une norme encore plus stricte de +0,00/-0,13 mm, car les filetages laminés de précision ne doivent jamais être surdimensionnés. Pour plus d'informations sur les tolérances de filetage, veuillez consulter cet article : Comprendre les tolérances de filetage métriques ISO

Regardez le processus de fabrication des vis

Nous avons sélectionné une sélection de vidéos sur YouTube qui présentent une gamme de techniques de fabrication de vis mécaniques. Cette vidéo montre la tête forgée à froid et le processus de laminage de fil qui s'ensuit.

Cette vidéo montre la technique de fabrication d'une vis à volume beaucoup plus faible sur un tour manuel :

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