Page mise à jour le 25.11.2023, visitée 2969 fois
Connaissances de base
Les vis, les écrous et les pièces annexes
Sommaire :
Texte en cours d'écriture...
Là encore, il est bien difficile de remonter aux premiers systèmes de vis et écrous. Cependant, il apparaît que le fil d’origine (filetage) ait été inventé par le philosophe grec Archytas de Tarentum vers 400 avant JC bien qu'on trouve trace de fixations hélicoïdales sur des bijoux de plus de 4000 ans... Il y a bien sûr la vis d'Archimède (287 avant JC - 212 avant JC) créée pour relever l'eau, mais ce n'est pas à proprement parler une vis de fixation. Il semble par la suite que les Romains utilisaient du bronze ou même de l'argent pour fabriquer des vis en enroulant un fil sur le corps de la vis puis en le soudant (comment ? avec quoi ?).
Les premiers exemples concrets de systèmes vis-écrous restent les pressoirs en bois qui dateraient de l'antiquité romaine puis, à la Renaissance les vis sont utilisées dans la fabrication des bijoux, des armures, des horloges et autres matériels. Léonard de Vinci, encore lui, développa alors des méthodes pour leur usinage. Toutefois, elles continueront à être fabriquées à la main et sans normalisation, jusqu'au début du XIXème siècle. Ce n'est qu'à ce moment que leur fabrication devint industrielle. Chaque fabricant utilisa alors ses propres formes et règles de fabrication jusqu'à ce que la normalisation intervienne à partir du milieu du XIXème siècle pour permettre d'harmoniser leurs utilisations.
La vis n'est ni plus ni moins qu'un coin qu'on enfonce de force pour bloquer deux pièces entre-elles. Ce coin est de forme hélicoïdale et est serré par rotation. Sa fixation est assurée par les forces de frottement qui existent entre la matière de la vis et la matière dans laquelle elle est insérée ainsi que par la charge introduite en serrant (cf. le paragraphe Serrage ci-dessous ainsi que le paragraphe Frottement dans la page Roulements).
À partir d'ici, il ne sera question que des vis, écrous et pièces rencontrées en mécanique à l'exception de quelques vis à bois qu'on pourra rencontrer en marquetterie automobile.
La vis est la partie mâle d'un assemblage. Il s'agit d'un cylindre fileté muni d'une tête. L'écrou est la partie femelle dans laquelle on peut visser une vis. L'ensemble de ces deux pièces constitue un boulon. Dans le langage commun, le mot « boulon » est souvent employé à tort pour désigner un écrou seul ou une vis seule.
À suivre...
Les têtes de vis peuvent avoir différentes formes, voici les plus fréquentes :
En France, la forme de la tête est indiquée par une ou plusieurs lettres :
Cette dénomination peut être complétée par le type d'entraînement :
Le filetage de la vis peut être total ou partiel.
Le nom « pas à droite » désigne le sens de rotation du filetage. En règle générale, si rien n’est précisé, le sens de vissage d’une vis est vers la droite. Cela signifie qu’une vis s’enfonce dans un matériau en tournant dans le sens des aiguilles d’une montre. Cette habitude s’explique par le fait que la majorité des personnes sont droitières et peuvent visser avec davantage de force dans le sens horaire.
Le « pas à gauche » se visse dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, c’est-à-dire vers la gauche. Ce type de filetage s’utilise lorsque que le vissage entre en concurrence avec une force de sens inverse et qu’il y a donc un danger de dévissage : ce peut être le cas, notamment, de la fixation d’un tambour de roue sur une fusée ou les pales d’un ventilateur. On rencontre également ce pas inversé dans les installations de gaz, mais c'est hors propos ici.
À suivre...
Évidemment, là tout se complique... Il y a plusieurs normes et formes et dimensions de filetages.
Commençons par les noms :
Dans l’industrie automobile britannique les quatre formats de pas de vis se sont succédés à peu près de la façon approximative suivante (avec évidemment des exceptions) :
Bien entendu, aucun de ces quatre pas de vis n’est compatible avec les autres...
Une petite anecdote pour corser le tout : Des années 20 à 1955, MG a utilisé pour ses moteurs des écrous et des boulons avec un pas de filetage métrique mais avec des têtes nécessitant des clés au format Whitworth ! En fait, système D : Ces moteurs furent construits en utilisant des machines-outils d’occasion, rachetés à un constructeur français. Elles étaient donc conçues pour produire des filetages milimétriques. En revanche, pour l’automobiliste ou le garagiste anglais de l’époque, il était plus facile de trouver des clés au format local que des clés milimétriques.
À suivre...
Selon la norme ISO 898-1 de mai 2013, la classe est notée par deux nombres entiers n1.n2 par ex. « 5.6 », « 8.8 », « 10.9 » ou « 12.9 ». Le premier nombre représente la résistance à la rupture de l'acier en MPa (ou N/mm2) Rm = n1×100 MPa et le second représente le rapport entre la limite élastique Re et la résistance à la traction Rm, Re = 0,1×n2×Rm ou Re = 10×n2%×Rm.
Exemple : une vis de qualité 5.6 a une résistance à la rupture garantie Rm = 5×100 = 500 MPa et une limite élastique garantie Re = 0,6×500 = 300 MPa, ou encore Re = 10×(5×6).
Classe | Rm MPa | Re MPa |
---|---|---|
4.6 | 400 | 240 |
4.8 | 400 | 320 |
5.8 | 500 | 400 |
8.8 | 800 | 640 |
9.8 | 900 | 720 |
10.9 | 1000 | 900 |
12.9 | 1200 | 1080 |
14.9 | 1400 | 1260 |
Attention ! les classes sont indiquées sur les têtes de vis à l'exception des classes 4.6, 4.8 et 5.8 qui ne le sont pas systématiquement.
Pour les aciers inox, la notation est différente et la classe n'est pas indiquée. Les inox A2 et A4 contiennent 17 à 18% de chrome (Cr) et 8 à 13% de nickel (Ni) et l'inox A4 possède en plus 3% de molybdène (Mo) :
Classe | Rm MPa | Re MPa |
---|---|---|
50 | 500 | 210 |
70 | 700 | 450 |
80 | 800 | 600 |
Les classes sont indiquées en « grade » et sont représentées par des traits sur la tête de vis. Les résistances sont différentes de celles du système ISO et sont exprimées en « psi » (1 MPa vaut 145,1 psi) et sont variables en fonction du diamètre (exprimé en pouces)...
Grade | Diamètre " | Rm psi | Re psi |
---|---|---|---|
2 | de 1/4 à 3/4" | ||
de 3/4 à 1-1/2" | |||
5 | de 1/4 à 1" | ||
de 1 à 1-1/2" | |||
5.2 | de 1/4 à 1-1/2" | ||
7 | de 1/4 à 1-1/2" | ||
8 | de 1/4 à 1-1/2" | ||
8.2 | de 1/4 à 1-1/2" |
À suivre...
Il y a bien sûr d'un côté les clés métriques que tout le monde connaît et sur lesquelles je ne m'étendrai pas.
Chez les anglo-saxons, c'est plus complexe là encore.
Les clés en pouces, sont de plusieurs formats différents ; les deux plus courants sont l’imperial et le Whitworth. Les clés Whitworth étaient plus grandes que les clés Imperial qui apparurent ensuite. Puis, pour simplifier, les têtes des vis et les écrous au format Whitworth ont été réduits, afin de les rendre compatibles avec les clés Imperial.
Donc selon l'époque de votre auto, un jeu au format Imperial suffira sinon, il faudra posséder les deux jeux.
Résumé des correspondances :
Imperial ou BSF | Whitworth ou BSW | Valeur en mm | Équivalence métrique* |
---|---|---|---|
3/16 | 1/8 | ||
1/4 | 3/16 | 6,35 | |
5/16 | 1/4 | 7,94 | 8 |
3/8 | 5/16 | 9,52 | |
7/16 | 3/8 | 11,11 | 11 |
1/2 | 7/16 | 12,70 | 13 |
9/16 | 1/2 | 14,29 | |
5/8 | 9/16 | 15,88 | 16 |
11/16 | 5/8 | 17,46 | |
3/4 | 11/16 | 19,05 | 19 |
7/8 | 3/4 | 22,22 | |
1 | 7/8 | 25,40 |
* Attention ! Rares sont les écrous en pouces qu’on peut dévisser avec des clés en milimètres, sous peine de les arrondir et/ou d’abîmer les clés. Toutefois, quelques formats en pouces peuvent être remplacés par des clés ou douilles métriques sans problème, en raison de la proximité de leurs dimensions. Ils sont indiqués dans cette colonne.
À suivre...
À suivre...
Les unités de mesure sont détaillées sur la page Unités de mesure mais reprenons deux termes :
Français | Anglais | Français | Anglais |
---|---|---|---|
vis filetée sur toute sa longueur | screw | vis filetée partiellement | bolt |
écrou | nut | goujon (fileté à ses deux extrémités avec une partie centrale lisse) | stud |
tête de vis | head | filetage | thread |
pas du filetage | pitch | rondelle | washer |
couple | torque |
À suivre...
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