Couples de serrage recommandés pour les vis mécaniques

Qu'est-ce que Torque ?

Utilisé par de nombreux ingénieurs à travers le monde, le « couple » est une force de rotation ou de torsion qui entraîne un mouvement autour d'un axe. Elle peut souvent être comprise comme la capacité d'un objet à surmonter sa résistance au retournement.

Le couple est également un facteur crucial dans les installations de fixation, car il définit la force de rotation maximale qui peut être appliquée à une fixation.

Le terme « couple » peut être utilisé de différentes manières dans l'industrie, mais il est le plus souvent utilisé dans l'industrie automobile et électrique en relation avec la force qu'un moteur peut appliquer. En substance, plus le couple est élevé, plus la puissance du moteur est élevée et plus le véhicule peut accélérer rapidement.

Les couples de serrage maximaux définissent les limites les plus extrêmes des applications de fixation, où une force supplémentaire appliquée à la fixation entraîne souvent des contraintes et entraîne un dysfonctionnement.

Il n'est presque jamais conseillé d'atteindre cette force, car c'est le point juste avant la défaillance, et il serait donc presque impossible d'atteindre ce point sans endommager les composants.

Il convient de noter que les couples de serrage maximaux ne sont pas des valeurs fixes et peuvent varier en fonction de l'application et que le serrage d'une attache à ses limites dépasse souvent le seuil recommandé.

Quels sont les couples de serrage recommandés ?

En comprenant le couple de rotation maximal qu'un composant peut tolérer, son « couple de serrage recommandé » peut être déterminé.

Contrairement au couple de serrage maximal, le couple de serrage recommandé garantit que les fixations sont serrées à la valeur correcte pour l'assemblage, et non pas trop serrées au point de présenter un risque potentiel de défaillance.

La relation entre la précharge et le couple

Semblable au couple, la précharge est une force qui agit sur un composant lors de l'installation.

Plutôt que d'être une force de rotation, la précharge est la force axiale appliquée à une attache lorsqu'elle est serrée.

Essentiellement, lorsque nous appliquons un couple pour installer une attache, nous commençons à générer une force de serrage appelée « précharge ».

Lors de l'installation, le composant commence à s'étirer légèrement, ce qui crée une tension dans l'assemblage. Dans ces cas, les composants de l'assemblage subissent une déformation élastique et, une fois la force de serrage supprimée, ils reprennent leur taille d'origine.

Dans certains cas d'utilisation, la déformation élastique peut être dépassée à l'aide de composants spécialisés, souvent appelés fixations Torque-To-Yield.

La force de serrage de Preload est essentielle pour maintenir l'intégrité du joint, en répartissant uniformément la charge supportée par un élément de fixation dans un joint boulonné sur les matériaux joints.

Une fois qu'une attache est « serrée », elle comprime le matériau entre les composants de fixation, souvent l'écrou et le boulon. Cette force de compression agit à la fois sur l'attache et sur l'assemblage pour les verrouiller ensemble et créer un joint solide.

Ce transfert de charge permet à un élément de fixation d'un joint de résister à une force de charge supérieure à celui d'un élément de fixation qui n'est soumis à aucune charge de traction.

Que sont les fixations couple-rendement ?

Souvent utilisées dans les systèmes automobiles et autres systèmes mécaniques, les fixations Torque-To-Yield sont spécialement conçues pour être serrées au-delà de leur limite d'élasticité.

Lorsque le composant dépasse sa limite d'élasticité, il commence à se déformer plastiquement, provoquant un étirement permanent du composant.

Cette conception unique permet à l'attache de maintenir une tension supérieure à ce qui est normalement possible pour une attache d'une taille donnée. Cela permet à son tour d'utiliser une attache plus petite que celle spécifiée traditionnellement, ce qui se traduit par une réduction des coûts et du poids, permettant la miniaturisation d'un assemblage.

Par conséquent, les composants Torque-To-Yield sont souvent utilisés dans des domaines critiques où ces caractéristiques sont cruciales pour des performances, une fiabilité et une sécurité appropriées. Par exemple, ils peuvent être utilisés dans des applications critiques du moteur, telles que les boulons de culasse, les boulons du capuchon du roulement principal et d'autres zones soumises à de fortes contraintes.

Comme on peut s'y attendre pour les composants soumis à un étirement permanent, les fixations Torque-To-Yield sont généralement conçues pour être utilisées une seule fois et doivent être remplacées lorsqu'elles sont retirées.

Néanmoins, comme ils répartissent la charge de manière plus uniforme, le choix de composants Torque-To-Yield permet d'obtenir une charge de serrage plus élevée avec une attache de plus petite taille.

Le couple de serrage recommandé est-il le même pour tous les matériaux ?

Le couple de serrage recommandé pour une attache varie en fonction de plusieurs facteurs, notamment du matériau de la fixation et du matériau à fixer, de la taille et du type de fixation et des exigences spécifiques de l'application.

Les différents matériaux ont des propriétés mécaniques différentes, telles que la résistance, la dureté et l'élasticité, qui influent sur la façon dont ils réagissent aux forces de serrage.

Par exemple, lors de la fixation de deux composants métalliques, le couple recommandé peut différer selon que les matériaux en question sont en aluminium ou en acier. Pour les fixations présentant une résistance à la traction inférieure, comme une vis en polycarbonate, le couple de serrage recommandé serait nettement inférieur à celui d'une vis en acier trempé de même taille.

Dans le même ordre d'idées, lorsque différents types de matériaux sont utilisés ensemble, par exemple pour fixer un métal à du plastique ou au bois, les exigences de couple peuvent à nouveau varier.

Bien que divers facteurs influent sur le couple de serrage requis pour une application donnée, il convient de noter qu'il existe des directives générales pour les spécifications de couple.

Dans la plupart des cas, le couple de serrage recommandé sera évalué en fonction de la taille et du matériau de l'attache.

Ces directives sont basées sur des calculs techniques, des tests et l'expérience pour garantir une force de serrage appropriée sans risque d'endommager les matériaux ou de compromettre l'intégrité du joint.

Couples de serrage recommandés pour les éléments de fixation

Nous avons ici les couples de serrage recommandés pour les fixations métalliques d'Accu, y compris l'acier inoxydable et l'acier à haute résistance.

Les données suivantes sont basées sur une installation sèche et ne doivent pas être utilisées pour une installation lubrifiée. Ces données sont basées sur un fil grossier métrique. Les valeurs indiquées proviennent d'un environnement contrôlé et ne sont pas spécifiques à un type de vis particulier. Les différents éléments de fixation peuvent avoir des attributs différents qui peuvent affecter les valeurs indiquées dans ce tableau. Accu ne peut garantir les chiffres fournis et ils ne doivent être utilisés qu'à titre indicatif.

Couple de serrage recommandé pour les fixations en acier inoxydable

 

 

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Couple de serrage recommandé pour l'acier à haute résistance

 

 

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Facteurs susceptibles d'avoir une incidence sur les couples de serrage recommandés pour les éléments de fixation

Tout comme le couple de serrage recommandé d'un composant peut être influencé par des facteurs tels que la taille et le matériau, plusieurs facteurs externes peuvent également modifier le comportement de la fixation lorsqu'elle est serrée.

Il est toutefois important de remédier à certaines idées fausses concernant les facteurs qui influent et ceux qui n'ont pas d'effet sur le couple recommandé pour une application. Elles sont décrites ci-dessous.

Sélection des bons outils

Le couple de serrage d'une attache étant lié à la taille du filetage, l'outil que vous utilisez n'aura aucune incidence sur le couple de serrage requis, à condition que vous disposiez du bon outil pour le composant à fixer.

Cependant, certains types d'entraînement, tels que le Torx, sont spécialement conçus pour améliorer le transfert de couple, résister à un couple d'installation plus élevé et éviter le glissement et le dénudage.

Différents types de tête et d'entraînement

Tout comme l'outillage, le type de tête et d'entraînement ont un impact minimal sur le couple de serrage d'une attache.

Cela dit, certains composants sont conçus pour des cas d'utilisation spécifiques. Par exemple, les vis captives ont une tige et peuvent donc nécessiter un couple de fixation réduit.

De même, en raison de leur tête réduite et de leur point faible, un boulon de cisaillement a souvent un couple moteur inférieur. Cependant, il s'agit d'une caractéristique de conception essentielle à son utilisation et constitue un scénario atypique et non standard.

Installation à sec ou installation lubrifiée

Contrairement au choix de l'outil, de la tête ou du type d'entraînement, la lubrification a un impact sur le couple nécessaire pour serrer une attache.

La lubrification réduit le frottement entre les surfaces de contact d'un filetage et réduit ainsi le couple moteur nécessaire.

Cela peut entraîner une augmentation significative de la contrainte de traction dans un joint pour le même réglage de couple et peut entraîner la défaillance de la fixation ou de la connexion.

Pour la plupart des tableaux de couple, cela déterminera que les chiffres fournis concernent une « installation à sec », c'est-à-dire que les filetages sont propres et sans lubrification.

Le lubrifiant peut réduire de manière significative le couple moteur requis et est donc rarement spécifié dans les directives d'installation.

Si une installation lubrifiée est recommandée, dans le cas de composants en acier inoxydable, un composé antigrippant sera souvent nécessaire ; cela réduit le risque de grippage.

En cas de grippage, cela peut entraîner de fausses lectures du couple de serrage et peut également provoquer la défaillance des fixations avant que le joint ne soit serré à pleine capacité.

Vous trouverez de plus amples informations sur le grippage des fils dans l'article « Qu'est-ce que le grippage des fils et comment le prévenir ? '

Finition de surface

Tout comme la lubrification, la finition de surface de chaque composant correspondant peut avoir un effet sur le couple moteur d'une attache.

Par exemple, si l'un des composants correspondants présente une finition rugueuse, cela peut entraîner une augmentation du frottement entre les deux pièces. Cela peut provoquer un « faux réglage », un phénomène dans lequel l'utilisateur suppose prématurément que l'attache est bien serrée et sécurisée alors qu'elle n'est toujours pas desserrée.

Si un « mauvais réglage » se produit, cela peut avoir de graves conséquences pour l'assemblage lorsque la fixation donne une lecture de couple élevée sans la précharge requise.

Verrouillage des fils et autres patchs en résine

L'ajout de filetages et d'autres patchs en résine ne devrait pas affecter le couple de serrage recommandé d'une attache. Néanmoins, certaines exceptions doivent être prises en compte.

Les bloqueurs de filetage liquides, par exemple, peuvent réduire le couple de serrage d'une attache en agissant comme un lubrifiant.

En comparaison, un bloqueur de filetage pré-appliqué sur une attache peut interférer avec le filetage, créant ainsi une plus grande résistance et, par conséquent, augmentant le couple moteur requis pour l'installation.

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