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VS0168 - RELATION COUPLE / TENSION

Pour les assemblages vissés, la relation liant le couple de serrage appliqué et la tension qui en résulte dans la vis est tributaire des frottements. Ces frottements se localisent :

- entre les filets de la vis et de l’écrou ou du taraudage,

- mais aussi entre la face d’appui et la fixation entraînée en rotation (vis, ou écrou selon le process de serrage).

Les assemblages optimisés nécessitent une bonne maîtrise des frottements ainsi que l’emploi d’outils d’assemblage précis afin de respecter la plage de tension visée.

Les essais de couple/tension sont effectués:

- soit pour déterminer les caractéristiques réelles d'assemblage (à condition de disposer des pièces et des fixations à assembler),

- soit pour vérifier les caractéristiques d'un élément de fixation dans des conditions de référence normalisées :

-> ISO 16047 + NF E 25-039 dans le cas général,

-> EN 14399-2 pour les boulons de construction métallique,

-> Normes internes des utilisateurs, constructeurs Automobile, Aéronautique …

Ces essais nécessitent l'utilisation d'un banc de serrage et d'algorithmes de calcul spécialisés.

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Exemple de banc de serrage et détail d’un montage

Le coefficient de frottement μ est généralement utilisé pour la construction mécanique,

l'automobile, l'aéronautique, le ferroviaire ...). μ, nombre sans dimension calculé à partir de

grandeurs physiques mesurées, dépend de la nature et de la géométrie des surfaces en contact.

Dans le cas d’un filetage métrique ISO, la relation liant le couple de serrage et la tension dans

l’assemblage s’écrit :

C = F x (0,16 x P + μ x (0,577 x d2 + Rm))

où     C : est le couple de serrage,

         F : la tension dans l’assemblage,

         P : le pas du filetage,

        d2 : le diamètre à flanc de filet,

        Rm : le rayon moyen d’appui sous la partie tournante (tête de vis ou écrou),

et      μ : le coefficient de frottement.

Le coefficient de frottement, extrait de la formule précédente, permet de résumer la relation

couple/tension simplement et indépendamment des caractéristiques géométriques de l’assemblage.

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Visualisation d'une courbe d'essai couple/tension

Remarque : si les caractéristiques de l’équipement d’essais le permettent, il sera possible de

répartir le frottement dissipé dans le filetage et sous la partie tournante de l’assemblage (tête ou

écrou).

La construction métallique pour les boulons précontraints (HR, HRC, HV) préfère utiliser le

coefficient de rendement du couple K. Ce nombre sans dimension est calculé à partir du couple

et de la tension mesurée par la relation suivante :

       C = K x d x F

où :     C : est le couple de serrage mesuré,

           K : le coefficient de rendement du couple,

           d : le diamètre de la fixation,

et :      F : la tension mesurée dans l’assemblage.

Remarque : en sus du coefficient K, des critères liés à la rotation ou à l’allongement peuvent être

vérifiés, mais nécessitent un équipement d’essais adapté.

Lors de la fabrication des fixations, la maîtrise des valeurs et de la dispersion de μ ou de K est

réalisée à l'aide de lubrifiants, qui peuvent être intégrés dans le cas de certains revêtements.