Comment choisir la plage de couple de sa clé dynamométrique ? Couple de serrage et résistance des boulons … C’est une question délicate qui déconcerte souvent : quelle plage de couple choisir pour sa clé dynamométrique ?
Après tout, le choix est vaste et il est crucial d’opter pour celui qui garantit une précision optimale. Pour sélectionner la bonne plage de couple, il faut se baser sur certains critères essentiels. Evitez également des erreurs bêtes et courantes de sur ou sous-serrage menant parfois à la catastrophe au fil du temps.
1) Rappel de quelques définitions avant de commencer à lire l’article
Couple de serrage des boulons :
C’est la force de rotation mesurée en Nm (Newton-mètre) avec laquelle vous tournez ou serrez quelque chose, comme une vis. C’est la force rotative appliquée à la vis ou au boulon pour obtenir le niveau souhaité de tension précontrainte dans l’assemblage. La tension précontrainte est une force d’étirement appliquée à la vis ou au boulon. Elle correspond généralement à une fraction de la résistance à la traction de la vis ou du boulon.
Résistance à la traction (MPa ou N/mm²) sur les vis et les boulons:
C’est une propriété intrinsèque du type de métal à partir duquel le boulon (ou la vis) est fabriqué. Elle indique la contrainte maximale que le matériau peut subir avant de se rompre à la traction. Par exemple, un boulon de classe 8.8 a une résistance à la traction minimale d’environ 800 MPa.
MPa (Mégapascal) pour mesurer le couple de serrage :
C’est une unité qui mesure la force ou la pression. Dans votre texte, cela concerne la solidité des matériaux. Plus le nombre de MPa est élevé, plus le matériau est solide.
Le couple de serrage se calcule en multipliant la force appliquée par la distance à laquelle elle est appliquée. On peut faire se calcul lorsque l’on serre 2 pièces entre elles par l’intermédiaire d’une vis de liaison ou un boulon. Ainsi le boulon serré restera en traction et les 2 pièces se retrouveront serrées en compression entre elles. Alors l’ensemble ne bouge plus, ces deux forces opposées s’équilibreront.
Ainsi on utilise différents types de vis en acier en fonction de leur robustesse, comme les vis 8.8, 10.9, et 12.9 (*). La vise et l’écrou viennent serrer entre elles deux pièces, et donc les forces s’équilibrent. Pour assurer leur efficacité et leur sécurité, on les serre à 85 % de leur capacité maximale (limite élastique). Les données sur le couple et la force utilisée pour le serrage sont généralement fournies en Nm.
(*) Prenons l’exemple de la classe 8.8 :
- Le « 8 » signifie que la résistance à la traction est de 800 MPa (mégapascals).
- Le « .8 » indique que la limite d’élasticité est de 80 % de la résistance à la traction, soit 640 MPa. On peut l’utiliser en toute sécurité jusqu’à 80 % de cette force, soit 640.
2) Est-ce qu’il existe un tableau de conversation entre le couple de serrage que d’une clé dynamométrique et le résistance à la traction du boulon à serrer ?
Enfin presque …
- Lorsque vous serrez un boulon avec une clé dynamométrique 1/4 classique, ou une clé dynamométrique électronique, vous appliquez une force tangentielle sur la périphérie de la tête du boulon. Cette force tangentielle génère une tension (ou une force d’étirement) axiale à l’intérieur du boulon.
- Plus le couple de serrage est élevé, plus la tension axiale est importante.
- Cette tension axiale ne doit pas dépasser une certaine fraction de la résistance à la traction du boulon pour garantir la sécurité de l’assemblage.
Il n’y a pas de tableau de concordance universel entre couple de serrage et résistance à la traction car de nombreux facteurs influencent le couple nécessaire pour atteindre une tension axiale donnée: le diamètre du boulon, le pas du filetage, le coefficient de frottement entre le boulon et les pièces assemblées, la température, etc.
Cependant, pour des applications spécifiques, des tableaux ou des directives de couple de serrage peuvent être fournis par les fabricants ou les organismes de normalisation. Ces tableaux indiquent généralement le couple recommandé pour un boulon d’un diamètre donné et d’une classe de résistance donnée.
3) Les différentes plages de couple de serrage disponibles
Envisagez le vaste spectre du couple disponible, depuis la plage basse jusqu’à la haute :
La plage basse de couple
Dans le secteur de l’ingénierie, la plage basse de couple, généralement située entre 1 et 25 Nm, nous confronte aux travaux d’application légère, requérant une précision et une finesse inégalées.
Ces dynamiques minimales sont nécessaires pour les opérations où le contrôle précis s’impose. Tous les serrages autour d’un moteur électrique utilisés pour en condition normale d’utilisation sont généralement suffisants.
La plage de couple de serrage moyenne
Passer à la plage moyenne de couple, allant généralement de 25 à 250 Nm, c’est mettre l’accent sur la performance polyvalente. Ce niveau intermédiaire de couple est idéal pour des tâches plus variées, allant des outils électriques aux véhicules à moteur. Il offre un équilibre parfait entre puissance et précision, tout en offrant la capacité de s’adapter à diverses situations. C’est la polyvalence qui définit la plage moyenne, avec une flexibilité qui permet aux ingénieurs de l’exploiter dans une variété de scénarios.
La plage haute de couple de serrage
Au sommet se trouve la plage haute de couple de serrage, allant souvent au-delà de 250 Nm, où la puissance brute règne en maître. Ces niveaux de couple s’appliquent sur les ensemble mécaniques :
- des machines lourdes
- des véhicules industriels,
- les véhicules agricoles,
- les gros véhicules de chantier,
- les turbines à gaz,
- les serrages sur les grosses machines vibrantes,
- les turbines hydrauliques de barrage.
Soit un spectre de couple pour produire des forces de serrage incroyable.
Dans de nombreux cas, cette plage de couple peut largement dépasser 1000 Nm. Mais la puissance n’est pas sans risque. Gérer des niveaux de couple élevés nécessite une ingénierie précise pour éviter les défaillances mécaniques.
Ainsi, comprendre ces plages de couple n’est pas qu’une question de connaissances techniques. C’est aussi une question de savoir comment appliquer ces différents niveaux de force aux bonnes situations, et comment les adapter pour répondre aux besoins spécifiques de chaque projet.
4) Les critères à prendre en compte pour choisir la plage de couple adaptée
Type d’utilisation de la clé dynamométrique
Quelle est l’essence de l’outil à employer lors de vos serrages ? Particulièrement, la clé dynamométrique permet un assortiment de serrages en se basant sur le couple, également appelé couple de serrage. La sélection de la plage de couple adéquate est donc cruciale. Si l’usage de l’appareil est destiné à de petites applications :
- comme le serrage de pièces de vélo, une plage de couple basse sera idéale (par exemple, 4-20 Nm).
- Pour un travail plus conséquent comme la mécanique automobile, une plage de couple supérieure s’impose surtout au noveau du moteur (par exemple, 100-400 Nm).
Par exemple, pour des applications automobiles, une plage couramment utilisée est entre 40 Nm et 400 Nm.
Précision des serrages
Autre aspect clé, la précision de serrage, ce critère est en rapport direct avec le niveau de sécurité des assemblages à serrer. Un serrage précis permet d’éviter tout possible dommage sur des éléments délicats. Telle précision s’obtient par l’emploi d’une clé dynamométrique de qualité et bien réglée. Pour les travaux nécessitant un degré élevé de précision, optez pour une plage de couple plus étroite.
Matériaux employés en serrage
Enfin, songez aux matériaux avec lesquels vous travaillez. Les matériaux plus fragiles requièrent un outil offrant un plus grand contrôle du couple de serrage, et donc une plage de couple plus basse. À l’inverse, pour des matériaux robustes comme :
- la fonte (résistance à la traction d’environ 200 MPa)
- ou l’acier (résistance à la traction variant entre 400 et 2500 MPa),
- une plage de couple supérieure peut alors être nécessaire.
La sélection judicieuse de la plage de couple correcte protège vos montages de pièces mécaniques et garantit une efficacité de serrage optimale. La lecture des normes du constructeur est indispensable.
5) Les erreurs à éviter lors du choix de la plage de couple
Choisir la plage de couple adéquate est une étape cruciale. Un choix mal approprié peut causer des problèmes significatifs. Pour éviter ces problèmes, voici les erreurs à éviter. Une mauvaise plage de couple peut augmenter le risque de défaillance de l’assemblage de jusqu’à 70%. Cela renforce l’importance de sélectionner la plage de couple appropriée.
Option pour une plage de couple insuffisante
Opter pour une plage de couple trop faible posera de gros problème à long terme. Une plage de couple insuffisante pose en effet des risques de dévisage et de cisaillement des pièces mal assemblées entre elles pour des boulons mal serrés. Les pièces peuvent se détériorer prématurément, entrainant dans certains cas des problèmes de sécurité. De même, cela peut conduire à une faible précision du serrageet compromet l’intégrité du système mécanique.
Sélection d’une plage de couple excessive
De l’autre côté, la sélection d’une plage de couple trop élevée est tout aussi problématique. Utiliser une plage de couple pose aussi un problème. Serrer plus que nécessaire peut mener :
- à la rupture des vis et boulons et à la détérioration de l’ensemble du dispositif.
- à subir même des coûts additionnels importants de remplacement des éléments endommagés et cassés.
Omission du type de serrage
Il ne suffit pas de choisir le niveau de couple, il faut également prendre en compte le type de serrage approprié. Chaque application a son type de serrage spécifique, certaines nécessitent un serrage dynamique, d’autres un serrage statique. Il est donc impératif d’ajuster le type de serrage en fonction des normes du constructeur pour garantir le bon fonctionnement du système.
Serrage statique : Quand l’utiliser ?
Lorsque l’assemblage n’est pas soumis à des forces ou des mouvements variables. Le couple de serrage est appliqué une seule fois pour maintenir les pièces ensemble. Exemple, une vis qui fixe une étagère au mur.
Serrage dynamique : Quand l’utiliser ?
–> Lorsque l’assemblage sera soumis à des forces variables, des vibrations ou des mouvements. Ainsi la vis ou l’écrou peut être resserré périodiquement, Par exemple, celà s’applique au vis écrou dans les pièces de machine en mouvement. En parle allors de contrôles réguliers des serrages.
En résumé, le serrage statique est pour des situations où les choses ne bougent pas beaucoup, tandis que le serrage dynamique est pour des situations où il y a beaucoup de mouvement ou de changement de forces.
Toutes nos clés dynamométriques digitales devraient vous permettre de mesure justement vos couple de serrage avec précision !
