Voici un tableau de serrage au couple et la feuille de calcul ayant servi à le produire. Celle-ci contient deux onglets. Le premier fourni un tableau de serrage au couple pour une vis en classe de qualité 8.8 légèrement lubrifiée, avec deux formules de calcul (simplifiée et avancée) ainsi que le détail des différents efforts maximum pour chaque diamètre et pas. Le deuxième onglet propose seulement la formule simplifiée, mais avec un choix de classes de qualité jusqu’à 12.9.
Dans les deux cas, il est possible de changer les paramètres en orange, afin de personnaliser le diamètre, le pas, les coefficients de frottement, la longueur d’engagement de filet, la surface d’appui, les facteurs de sécurité, etc…
Pour les assemblages vissés courants, la contribution de l’angle d’hélice dans la conversion couple–effort reste faible. C’est pourquoi la formule simplifiée courament utilisée pour calculer le couple de serrage n’en tient pas compte. Dans ce tableau et dans la feuille de calcul source, je propose une formule plus complète, qui tient compte de l’angle d’hélice et sépare le coefficient de frottement du filet de celui de l’appui de la vis. Ces deux coefficients peuvent changer significativement et différemment, en fonction des états de surface des filets, de la lubrification et de la taille et état de surface de l’appui.
Plus les filetages sont fins, plus la valeur de couple indiquée par la formule avancée s’éloigne de la valeur de la formule simplifiée. La formule avancée donne des couples de serrage moins élevés pour les filetages fins, ce qui est tout à fait logique, car un angle d’hélice plus faible produit un effort de traction plus important. Malgré tout la différence est faible entre les deux formules, quelques %.
Le tableau indique également les valeurs maximum des différents efforts que supporte la vis. Pour une longueur d’engagement de filet standard de une fois le diamètre ou plus, et un appui standard avec une rondelle de taille moyenne, c’est toujours la force de traction qui est la plus faible. C’est donc cette force qui sert de base au calcul du couple de serrage. Mais si vous changez les paramètres d’appui ou de longueur d’engagement du filet, la formule avancée choisi automatiquement la force la plus faible pour calculer le couple. C’est intéressant trouver le couple de serrage pour des assemblages non standards, par exemple avec une longueur d’engagement très courte, ou avec une de vis à surface d’appui réduite.
La précision de cette formule avancée ne doit pas faire perdre de vue qu’il est difficile de prévoir avec précision quel couple exacte produira quel effort de serrage et donc quelle élongation de la vis. C’est pourquoi dans les serrages délicats, d’autres techniques que le serrage au couple sont utilisées, par exemple le serrage au couple et angle, le serrage par mesure d’allongement de la vis, le serrage par traction contrôlée, le serrage au delà de la limite élastique (courant dans les moteurs modernes, vis non réutilisables), le serrage au couple pulsé, pour citer les principaux.
Enfin, ces tableaux de couple, fussent-ils améliorés avec une formule avancée, oublient deux paramètres importants, qui dictent parfois le couple de serrage maximum possible :
- Le couple transmissible par l’empreinte de la vis (de très faible pour du cruciforme, à très bonne pour du 6 pans ou du Torx externe)
- Le couple de torsion que peut supporter la vis. Il est en général une fois et demi à deux fois plus important que le couple maximal recommandé. Mais il peut s’avérer insuffisant en cas de grippage, pour le desserrage.
Ces limites peuvent devenir prépondérantes pour les petites vis, les empreintes internes, les matériaux tendres ou les pas fins pour lesquels l’effort de traction admissible augmente plus vite que la résistance en torsion. Elles peuvent abaisser le couple maximal admissible de 20 à 50 % par rapport à la valeur issue du seul calcul de précharge.
Voici la feuille de calcul correspondante, vous pourrez y modifier les coefficients de frottement, la résistance du matériaux, les diamètres et le pas si besoin. Vous y trouverez une explication sur le couple de serrage plus important pour les pas fins, ce qui semble à priori contre intuitif.
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