Voici une feuille de calcul pour le serrage au couple et pour le serrage angulaire. Celle-ci contient deux onglets. Le premier onglet propose un tableau de serrage au couple et serrage angulaire pour une vis en classe de qualité 8.8 légèrement lubrifiée. Le deuxième onglet propose le serrage au couple seulement avec la formule simplifiée, mais avec un choix de classes de qualité jusqu’à 12.9.
Pour le serrage angulaire, il est nécessaire d’entrer la longueur d’assemblage, la longueur de la partie non filetée de la vis, les modules d’Young si utilisation de matériaux différents de l’acier, pour obtenir une bonne précision angulaire.
Il est possible de changer tous les paramètres de couleur 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, les modules d’Young de la vis et de la pièce serrée, la longueur d’assemblage, etc… L’exactitude des coefficients de frottement est peu critique pour le serrage angulaire, mais peut fortement influencer le serrage au couple classique.
Pour les assemblages vissés courants avec un serrage au couple, la contribution de l’angle d’hélice dans la conversion couple–effort reste faible. C’est pourquoi la formule simplifiée courament utilisée n’en tient pas compte. Dans cette feuille de calcul, 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 géométrie et de l’état de surface de l’appui.
Plus les filetages sont fins, plus la valeur de couple indiquée par la formule simplifiée s’éloigne de la valeur donnée par la formule avancée . La formule avancée donne des couples de serrage moins élevés pour les filetages fins, ce qui est 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 % globalement.
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, par exemple pour trouver le couple de serrage sur des assemblages non standards : longueur d’engagement très courte, ou 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 angulaire, 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 principales.
Le couple de torsion maximum que peut supporter la vis est indiqué. Il est en général une fois et demi à deux fois plus important que le couple de serrage maximal recommandé. Mais il peut s’avérer insuffisant en cas de grippage, pour le desserrage.
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) n’est pas indiqué dans le tableau à cause de la multitude d’empreintes disponibles. Les empreintes externes ne posent généralement pas de problèmes, sauf en cas de grippage. Les empreintes internes peuvent s’avérer insuffisantes pour transmettre le couple de serrage requis, surtout en cas d’usure. Elles posent souvent problème en cas de grippage pour le démontage.
Ces deux limites peuvent devenir prépondérantes pour les petites vis, les empreintes internes, les matériaux tendres ou les pas fins. Elles peuvent abaisser le couple maximal admissible de 20 à 50 % par rapport à la valeur théorique du couple de serrage.
Voici la feuille de calcul, vous pourrez y modifier les coefficients de frottement, la résistance des matériaux, les diamètres et le pas, la longueur d’assemblage. Vous y trouverez une explication sur le couple de serrage des pas fins, qui doit être légèrement plus important, ce qui semble à priori contre intuitif.
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Voici les formules que j’ai utilisées pour le serrage angulaire.
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