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  • alexandreperrier047

L'effort de serrage c'est quoi ?

Dernière mise à jour : 7 sept. 2022

L’assemblage vissé est une technologie d’assemblage « facile » mais surtout démontable et reproductible largement utilisée industriellement. Du point de vue du concepteur, l’assemblage permet de réaliser un maintien en position entre des pièces assemblées. Ce maintien en position doit être garanti et durable quelques soient les efforts extérieurs appliqués à l’assemblage :

- Sollicitations mécaniques (statiques, dynamiques et vibratoires)

- Sollicitations thermiques

- Agressions dues à l’environnement (corrosion, pollution…).


On va ici s’intéresser à l’aspect sollicitations mécaniques.


Le serrage c’est quoi ?

Quand vous entraînez l’écrou (ou la tête de vis) en rotation (*), les premiers tours de clefs servent à rapprocher les pièces les unes des autres, puis quand tout est bien « plaqué » les tours de clefs servent à serrer les pièces les unes contre les autres.


D’un point de vue physique :

- Vous mettez votre vis en tension (la vis s’allonge comme un ressort élastique, la vis s'allonge entre le tête de vis et le premier filet en prise dans l'écrou : zone modélisée par la flèche verte sur le schéma )

- Vous comprimez les pièces dans une zone proche de la vis (les pièces sont comprimées comme on comprime un ressort élastique càd que l’épaisseur totale diminue, zone modélisée par le cône rouge sur le schéma).

L’effort de serrage correspond à la tension qui est installée dans la vis lors du serrage. On peut aussi parler de précharge de la vis ou de précontrainte.


(*) faire tourner les pièces avec une clef à main c’est réaliser un serrage au couple (non maîtrisé), mais on verra ce qu’est le serrage au couple dans un prochain article.


La vis et les pièces, comme des ressorts ?

Cela peut surprendre, mais oui votre vis s’allonge quand vous la serrez.

La vis est beaucoup plus raide que les ressorts que vous côtoyez dans votre quotidien, donc elle se déforme très peu mais elle se déforme (de quelques microns à quelques centaines de microns pour les assemblages usuels).

Et vos pièces se compriment, là encore les pièces serrées sont en général très raides et donc elles se compriment peu (quelques microns à quelques dizaines de microns en général).

On verra dans les prochains articles que cette modélisation ressort a toute son importance pour expliquer certains phénomènes.


A quoi sert l’effort de serrage ?

Quand vous avez terminé de serrer votre fixation :

- Vous pouvez essayer de décoller les pièces assemblées mais elles restent plaquées les unes aux autres sans bouger

- Vous pouvez essayer de faire glisser les pièces les unes par rapport aux autres mais elles restent en position


Et bien serrer une vis cela sert à ça :

- Empêcher le décollement des pièces quand les efforts sont exercés dans l’axe de la vis pour que les pièces restent bien en position les unes par rapport aux autres

- Empêcher le glissement des pièces quand les efforts sont exercés transversalement à la vis (car il existe un jeu pour le montage, entre le trou de passage et la vis ce qui rend le mouvement possible dans ce sens)


- On verra dans un prochain article que l’effort de serrage permet aussi de créer un système de filtrage des efforts extérieurs, étant souvent le point clef pour garantir la tenue des assemblages sollicités en dynamique mais chaque chose en son temps.


Serrer fort c'est bien

Globalement, plus l'effort de serrage est élevé, plus :

- On peut transmettre d’efforts importants sur les pièces sans risquer de décollement et de glissement des interfaces (et donc de problèmes comme du dévissage, point qui sera abordé plus tard)

- Plus la tenue dynamique sera bonne


Cependant l’effort de serrage ne doit pas dépasser les capacités de la fixation des pièces (risque d’endommagement ou de rupture).


Domaine de serrage et limites du serrage :

L’effort de serrage (noté F0) doit donc être compris entre deux valeurs, un minimum et un maximum, qu'on appelle domaine de serrage.


Pour résumer

L’effort de serrage c’est une tension dans la vis et des pièces comprimées.

L’effort de serrage doit être suffisant pour permettre :

- Le maintien des pièces (non-décollement et non glissement des interfaces)

- La tenue de l’assemblage dans le temps (efforts dynamiques)


L’effort de serrage est le paramètre fonctionnel de l’assemblage vissé, et non le couple (qu'on a pas encore abordé).

Le couple est un seulement un moyen d’obtenir de la tension dans une vis, on verra plus tard comment ça fonctionne.


Je vous expliquerai ultérieurement comment dimensionner un assemblage au non décollement et au non glissement et qu'est ce que le fameux filtrage des efforts extérieurs pour les assemblages qui fonctionnent en dynamique.


Notes : certains assemblages garantissent le non glissement des interfaces avec le cisaillement des vis et non l'effort de serrage, c'est notamment le cas pour les assemblages où le jeu est nul entre la vis et le trou de passage (la vis fonctionne comme une goupille ou un rivet) ou les assemblages qui sont sollicités transversalement dans une direction unique (éclissages de viroles de silos à grains par exemple).

Dans certains assemblages d'autres critères s'ajoutent pour définir le domaine de serrage comme sur les brides d'étanchéité, le serrage permet de comprimer un joint à un effort optimal pour garantir l'étanchéité.

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