Couple de serrage et rupture vis

Bonjour,

Voici un problème que que j'ai eu dernièrement.

Je pratique le cyclisme sur route. Sans tomber dans la démesure, j'aime utiliser du matériel optimisé. J'ai ainsi des pièces en carbone sur mon vélo et je me retrouve donc devant la nécessité de maitriser un minimum les couples de serrage pour ne pas tout casser. En particulier l'assemblage entre le pivot de fourche (en carbone) et potence en aluminium réalisé par pincement à l'aide de deux vis M4.
Le fabricant préconise un couple de serrage maximum de 5Nm. La potence et les vis sont du chinois rebadgé. Donc de qualité chinoise.

Pour serrer cet assemblage, j'utilisais jusqu'ici une clé dynamométrique bas de gamme, non réglable, tarée à 5Nm.
Il y a quelques temps, une des deux vis cassent lors du serrage. Je mets ça sur la piètre qualité des vis et remplace la vis cassée par une vis en inox 316L (je roule sous la pluie donc je ne voulais pas me retrouver avec des vis rouillées dans quelques mois). Je termine le serrage sans changer la deuxième vis (me demandez pas pourquoi...) et sans me poser plus de questions que ça.

Hier soir, rebelotte. Lors du serrage la vis d'origine restante casse. Je la remplace par une vis inox comme celle de la première fois. Je termine le serrage sans soucis et je me dis "c'est quad même de la sacrée daube ce matos chinois...".
Voici le facies de rupture de la dernière vis cassée.

Il ne semble pas y avoir de striction. La rupture est nette et franche.


Pour comprendre plus en détails je regarde d'un peu plus près.
Je commence par vérifier le couple de serrage de ma clé dynamo chinoise. Elle déclenche à 5.1 Nm pour 5Nm réglés => OK
Serrant au couple préconisé, je me demande alors pourquoi mes vis cassent?
Je cherche donc à connaitre les caractéristiques de la vis cassée. Je mesure sa dureté pour avoir un ordre d'idée =>27HRC. En équivalence, cela correspondrait à un acier avec Rm environ égal à 900MPa. Donc a priori visserie classe x.9. Partons sur du 10.9 (vu la provenance chinoise, j'ai des doutes...).

Pour un couple de serrage de 5Nm, lubrification sommaire, une vis M4 classe 10.9 exerce un effort d'environ 6450N (source tableau Facom). Cela donne une contrainte dans la vis en gros de 785Mpa (le pas de la vis est standard de 0.7mm). Donc a priori qui reste suffisamment faible pour que la vis ne casse pas.

Voici une piste à laquelle je pense pour expliquer la casse :
La vis n'est pas filetée sur toute la longueur. La rupture se fait au début du filetage. Il y a surement une concentration de contrainte. En prenant kt=1.2, la contrainte est passe à 945MPa. Et là on devient très limite.

Ou alors, la démarche est trop approximative. Le raisonnement reste à prendre avec des pincettes. L'effort de serrage estimé est dépendant de beaucoup de facteurs et la valeur de 6450N ne peut être qu'approximative.
De même retomber sur les caractéristiques mécaniques de la vis via un test de dureté n'est pas optimal.
Malgré tout cela peut donner un ordre d'idée pour essayer de comprendre.

Bonjour

D'accord avec la démarche. Sauf pour les vis en acier inoxydable. Ça ne depasse pas 600 MPa en resistance à la traction.


Le plus simple, c'est de mettre des vis de classe 12.9 degazées sous vide. Soit en zingué, mais malgré le degazage un faible de risque de fragilisation à l'hydrogene persiste. Soit en Dacromet, ce qui supprime le risque mais complique l'approvisionnement.

Il faut aussi etudier l'implantation. Si le filetage s'arrete juste au niveau de l'ecrou, la concentration de contreinte est plus grande.  La partie filetée doit etre plus grande que la partie utile.

Pour le serrage, la methode qui consiste à serrer au couple est tres imprecise. Couple et angle, c'est beaucoup mieux en termes de répétabilité. L'ideal est de mesurer l'allongement par contrôle ultrasonore ou de monter des vis chaudes. Cette derniere methode est utilisée sur les moteurs Diesel des locomotives. On chauffe les vis pour les faire dilater, puis on les amene au contact des pieces. On maitrise ainsi l'allongement qui correspond à la dilatation moins l'élasticité des pieces.

Bon un conseille déjà tu veux pas que ça rouille mais ça va vite gripper inox aluminium c est vraiment pas conseillé après que la vis à cassé il y a surement des contraintes quand tu roules... Et pour les pièces chinoise.. je veux rien dire mais rêvez pratriquement toutes les pièces usinées viennent de chine faut pas rêver

bonjour de plus les coulpes de serrage jouent en fonction de la longueur plus c'est long plus la rupture sera en dessous de couple maxi
voir aussi a avoir des vis a filets partiel et non du filet total

lamecaniquebernard a écrit:bonjour de plus les coulpes de serrage jouent en fonction de la longueur plus c'est long plus la rupture sera en dessous de couple maxi
voir aussi a avoir des vis a filets partiel et non du filet total

J'ai du mal à comprendre. Pourrait-on savoir sur quel(s) argument(s) repose ce postulat ?

Bonjour,
C'est juste pour info :
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwiy9djC0pzzAhUosaQKHQqeD7QQFnoECAYQAQ&url=https%3A%2F%2Fd1n7iqsz6ob2ad.cloudfront.net%2Fdocument%2Fpdf%2F532c520a9d92c.pdf&usg=AOvVaw1mAA-6pKhexUSP31cQi0EL
Cordialement.
Jaunin__

Merci

C'est à quel niveau dans le texte ?

Bonjour à tous,

TRD merci pour ta réponse. Effectivement avec de la visserie Inox on est maxi à 600MPa en traction. Ce qui m'étonne le plus c'est d'avoir la casse au niveau des vis et pas au niveau des filets dans l'aluminium. Ceci dit les vis d'origine étaient peut-être en classe 3.6.

RONEROUGE que veux tu dire ? Tu parles du risque de grippage au montage dû à l'inox ? Vu le jeu présent dans les filets et le serrage à faible vitesse le risque est limité. D'autant plus si le montage est réalisé avec de la pate pour lutter contre le grippage. Donc pas de soucis de ce coté là.
Ou alors tu veux parler du risque de corrosion galvanique ? Car effectivement l'alu et l'inox n'ont pas le même potentiel. Mais le montage n'est pas soumis à des hautes températures, ni à la présence de sel, ni à l'acidité. Le risque me semble donc aussi très limité.
Pour le lieu de fabrication, Darimo, Tune, Hope (et d'autres marques) fabriquent les pièces en Europe, dans leurs usines (Espagne, Allemagne, Angleterre). Et heureusement. Mais c'est pas le sujet.

lamecaniquebernard, merci pour ta réponse. Tu pourrais développer un peu ? Je n'arrive pas à comprendre pourquoi ?

merci

Attention si tu graisses le filetage tu augmentes le couple de serrage sans le vouloir peut être ça ton problème ?

Je ne pense pas que le problème vienne de là. Mais effectivement un des gros problème du serrage dynamométrique (comme le disait TRD dans son premier poste) est qu'il est très imprécis car fortement impacté par, entre autres, le frottement présent entre la vis et les autres pièces. D'ailleurs, la bonne pratique voudrait que l'on précise l'état de lubrification, le revêtement de la vis, etc. en même temps que la valeur du couple préconisée.

En lubrifiant le filetage on diminue les frottement. Le couple reste identique, il est fixé par la valeur de déclenchement de la clé dynamométrique. Mais pour un même couple de serrage, la diminution des frottements fait que l'ont a une tension dans la vis plus importante et donc un effort de serrage plus grand.