Passion-Usinages
Vous souhaitez réagir à ce message ? Créez un compte en quelques clics ou connectez-vous pour continuer.
Le Deal du moment :
Amazon Music Unlimited – 3 mois gratuits
Voir le deal

Couple de serrage et rupture vis

+2
TRD
davidov
6 participants

Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Couple de serrage et rupture vis

Message  davidov Ven 24 Sep 2021, 13:34

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.
Couple de serrage et rupture vis Rupt10
Il ne semble pas y avoir de striction. La rupture est nette et franche.
Couple de serrage et rupture vis Ruptur10

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.

davidov
Membre confirmé
Membre confirmé

Messages : 33
Date d'inscription : 26/05/2021

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  TRD Ven 24 Sep 2021, 18:44

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.


_________________
La théorie c'est quand on sait presque tout et que rien ne fonctionne.
La pratique c'est quand tout marche à merveille et que personne ne sait pourquoi.

Albert EINSTEIN

TRD
Modérateur
Modérateur

Messages : 2915
Date d'inscription : 11/08/2010

Mjc22160 et cancer49 aiment ce message

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  RONEROUGE Dim 26 Sep 2021, 08:42

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 😂😂😂😂

RONEROUGE
Nouveau
Nouveau

Messages : 6
Date d'inscription : 31/03/2020

chevy47 aime ce message

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  lamecaniquebernard Dim 26 Sep 2021, 11:59

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
Nouveau
Nouveau

Messages : 7
Date d'inscription : 15/02/2018

RONEROUGE aime ce message

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  TRD Dim 26 Sep 2021, 12:51

@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 ?

_________________
La théorie c'est quand on sait presque tout et que rien ne fonctionne.
La pratique c'est quand tout marche à merveille et que personne ne sait pourquoi.

Albert EINSTEIN

TRD
Modérateur
Modérateur

Messages : 2915
Date d'inscription : 11/08/2010

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  TRD Dim 26 Sep 2021, 18:19

Merci

C'est à quel niveau dans le texte ?

_________________
La théorie c'est quand on sait presque tout et que rien ne fonctionne.
La pratique c'est quand tout marche à merveille et que personne ne sait pourquoi.

Albert EINSTEIN

TRD
Modérateur
Modérateur

Messages : 2915
Date d'inscription : 11/08/2010

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  davidov Lun 27 Sep 2021, 11:18

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

davidov
Membre confirmé
Membre confirmé

Messages : 33
Date d'inscription : 26/05/2021

RONEROUGE aime ce message

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  RONEROUGE Lun 27 Sep 2021, 13:22

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

RONEROUGE
Nouveau
Nouveau

Messages : 6
Date d'inscription : 31/03/2020

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  davidov Lun 27 Sep 2021, 13:35

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.


Dernière édition par davidov le Lun 27 Sep 2021, 14:36, édité 1 fois

davidov
Membre confirmé
Membre confirmé

Messages : 33
Date d'inscription : 26/05/2021

RONEROUGE aime ce message

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  RONEROUGE Lun 27 Sep 2021, 14:19

Exactement 👍👍👌👌

RONEROUGE
Nouveau
Nouveau

Messages : 6
Date d'inscription : 31/03/2020

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  TRD Lun 27 Sep 2021, 15:45

Pour moi il y a un autre problème,

La lubrification n'augmente pas le couple de serrage, mais la tension dans la vis.

Faisons l'hypothèse que le couple de frottement devienne nul. Une des consequences pourrait etre que la tension dans la vis soit superieure à la limite à la rupture du matériau et que la vis se rompe.

D'accord. C'est bien l'hypothèse actuelle poussée à l'extrême ?

Mais avant d'atteindre la limite à la rupture, la vis doit d'abord atteindre la limite élastique. Et là, ça ne colle plus puisqu'on dit que la rupture n'est pas de type ductile (pas d'allongement plastique.)

On parlerait de visserie à tres haute resistance en alliage de cobalt, je croirais volontiers que l'allongement avant rupture serait indecelable. J'ai rencontré plusieurs fois le cas lors d'expertises. Ce problème m'a empoisonné la vie quelques mois.

Mais ici, sauf preuve du contraire on est sur un acier. J'imagine mal un accessoiriste utiliser des vis de moteur d'avion ou de Formule un... Si le traitement a été réalisé correctement, l'acier devrait s'allonger avant rupture. Et l'operateur devrait sentir la perte de resistance due à la striction avant rupture.

Or, ça n'a pas été rapporté. Il n'est pas non plus fait mention de classe de resistance inscrite sur la vis.

Ce n'est qu'une hypothèse, mais on a peut-être affaire à un acier non allié brut de trempe martensitique, c'est-à-dire non revenu pour garantir une dureté minimale au detriment de l'allongement avant rupture.  Peut-être meme trempé à l'eau et non revenu, donc bourré de contraontes résiduelles.

Quelqu'un aurait une autre hypothèse à proposer ?

En ce qui concerne la chinoiseté des vis, je sais pour en avoir parlé avec un équipementier français de rang un de l'industrie automobile qu'une partie importante de leurs ventes est produite en Chine. Donc j'imagine sans difficulté qu'un accessoirisre allemand qui travaille en B to C puisse s'approvisionner en Asie (en nazi ?  Shocked ) et ne procéder à aucun contrôle reception poussé.

Et je me souviens aussi que mon fournisseur m'avait dit que certaines usines chinoises, mais pas les siennes, (pas si bête que ça le gars... ) roulaient les vis avant de les traiter pour liliter l'usure des matrices. De là à penser qu'ils pourraient ensuite tremper comme des cochons, il n'y a qu'un pas. Peut-on raisonnablement le franchir ?  Toujours est il que si la vis a déjà de fortes contraintes radiales ou tangentielles, elles vont s'ajouter aux contraintes de traction et Von Mises va en prendre un gros coup dans le museau.

Je n'ai rien contre les chinois. Quand on sait ce qu'on veut, ils savent faire du bon travail. Mais quand ce qu'on veut c'est un prix à ras de la moquette, ils font tout pour l'obtenir.

_________________
La théorie c'est quand on sait presque tout et que rien ne fonctionne.
La pratique c'est quand tout marche à merveille et que personne ne sait pourquoi.

Albert EINSTEIN

TRD
Modérateur
Modérateur

Messages : 2915
Date d'inscription : 11/08/2010

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  calculate Sam 02 Oct 2021, 22:24

Bonjour,
En ce qui me concerne je pense qu'il faudrait examiner la méthode de filetage des vis. Cette méthode entraîne t'elle une concentration de contraintes importante au niveau du filetage.Bon je dis cela mais en étant persuadé que cela relève de la recherche, et d'un long travail et qu'il est impossible de statuer comme cela d'une seule pensée. (d'abord en mécanique des milieux continus les contraintes n'existent pas c'est le tenseur des contraintes qui existe). Ce qui me fait penser à cela est que la rupture s'est produite juste à l'intersection entre le filetage et le non filetage. Je me souviens avoir examiné une rupture d'un cylindre Indien pour le nucléaire, qui avait subi un traitement thermique (je ne me souviens plus s'il s'agissait de nitruration ou cémentation ou autre...) et ce traitement s'arrêtait à un endroit.....la rupture était juste arrivée à cet endroit.
En ce qui concerne la phase élastoplastique je n'ai aucune inquiétude car il y a de nombreux appareils qui ont subi cette phase et tout se passe très bien. Les réservoirs sous pression par exemple, lors des essais toute la carre est complètement élastoplastique et ils poursuivent leur vie normale avec des déformations permanentes (que l'on ne voit pas car elles sont petites mais elles existent c'est certain)
Attention à la mécanique de la rupture il faut se méfier des solutions et surtout des Rt qui sont bien pratiques mais selon moi peu fiables. Je me souviens avoir examiné un vilebrequin de moteur diesel de 20 tonnes. Il était cassé et comme je ne voulais pas donner seul une solution j'ai porté l'affaire devant l'école des mines de St Etienne et un labo Allemand aussi réputé. Au bout de 3 mois on a fait une réunion et il y avait deux hypothèses quant à l'initiation de la rupture. Les deux solutions étaient possibles et personne n'a voulu dire qu'il n'avait pas raison. Moi dès le début j'avais l'idée qui correspondait à une solution mais j'ai donné à la direction les deux solutions en leur disant je suis désolé on ne peut se mettre d'accord sur l'initiation de la fissure alors sur le reste ......!!!!
A bientôt
Calculate

calculate
Nouveau
Nouveau

Messages : 3
Date d'inscription : 23/01/2013

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  TRD Dim 03 Oct 2021, 06:03

Bonjour Calculate.

Temoignage interessant, mais dont le poids serait probablement renforcé avec une petite presentation personnelle. On sent qu'on a affaire à quelqu'un qui doute, donc un esprit scientifique et c'est à mon avis la meilleure démarche à avoir.

Ce que je retiens de ce temoignage et que tout le monde peut comprendre :

1) Nous sommes au moins deux à penser que la rupture pourrait etre imputable à des contraintes residuelles liees à la fabrication.
2) un élément nouveau auquel je n'ai pas pensé, mais avec lequel, je suis d'accord : la zone de rupture pourrait-il etre determinée, au moins en partie par un fort gradient de champ de contraintes residuelles. Je vais detailler pour ceux qui ne sont pas familiers avec cette terminologie.

Quand la matiere subit une contrainte uniformement répartie, elle se deforme : traction, la matiere s'allonge, compression, la matiere se comprime.

Quand la contrainte n'est pas repartie de maniere homogene, il y a des zones qui ont tendance à s'allonger plus que d'autres.

S'il existe une zone où la deformation est plastique, donc permanente) et une zone où la deformation est seulement elastique, une fois la contrainte imposée éliminée, il reste la zone allongée de maniere permanente et la zone qui ne l'est pas. Mais la cohesion existe toujours entre ces deux zones. Donc la zone allongée de maniere permanente tire sur la zone qui ne l'est pas et la zone qui ne l'est pas a tendance à comprimer la zone allongée.

Ces contraintes qu'on appelle residuelles perdurent dans le temps tant qu'un nouvel element ne vient perturber cet equilibre.

Quand la piece est au repos, la somme des contraintes de traction est egale a la somme des contraintes de compression. Si se n'etait pas le cas, la piece se deformerait instantanément pour obtenir cet equilibre.

Mais, même si la somme est nulle, il peut persister des zones tres comprimees et d'autres tres tendues.


Or, le cisaillement, c'est-à-dire le processus qui separe la matiere en deux prend souvent naissance dans les frontieres entre le tendu et le comprimé. Regardez ce qui se passe quand on dechire une feuille de papier. Une main comprime le papier quand l'autre le tend. Dans ce cas, il est facile de dechirer la feuille. Si au contraire les deux mains tirent, il faut beaucoup plus de force pour dechirer le papier.

Revenons à notre vis et a l'hypothèse que je soutiens au regard de nos connaissances actuelles.

1) le filetage aurait ete obtenu par roulage (cas de l'immense majorité des vis.) ça peut se verifier avec un simple examen à la loupe
2) le roulage comprime les filets et par consequent laisse une zone tendue au voisinage des filets.

3) Soit le traitement thermique a ete effectue avant et la vis reste dans son etat apres roulage  soit il est réalisé apres.

Si on realise le traitement thermique apres, l'austenitisation de l'acier va forcement d'abord l'amener à temperature de forgeage et cela va eliminer les contraintes resuduelles dues au roulage.

Mais la trempe qui va suivre va recreer d'autres contraintes. En effet, la vitesse de refroidissement dans le filetage est beaucoup plus rapide que dans le corps de vis. Le filet se comporte comme des ailettes de refroidissement. On se retrouve donc avec beaucoup plus de martensite dans la zone filetee et surtout dans le filet que dans le corps de vis. On apprend d'ailleurs à l'ecole qu'il ne faut pas tremper les filetages.

Or, la martensite occupe plus de volume que les autres constituants. Elle se retrouve donc comprimee par les autres constitiants auxquels elle fait subir une traction residuelle.

Suit le revenu. Il va adoucir la structure et minimiser considerablement les contraintes residuelles. A condition qu'il soit bien realisé.

Supposons qu'on ne fasse pas de revenu. On aurait beaucouo de martensite non revenue. Donc une structure tres fragile. Mais, une mesure de dureté donnerait une valeur de dureté importante  et par conversion, on en concluerait que la limite à la rupture associée serait élevée, ce qui n'est manifestement pas le cas.

Si un revenu est realisé, on obtiendra une structure d'autant plus adoucie que la temperature de revenu sera elevee. Et plus la structure sera adoucie, moins il y aura de contraintes residuelles, mais plus la dureté chutera.

Et là, on est au point où je voulais en venir : la dureté n'est pas à elle seule un gage de qualité

Autre point : si le refroidissement est beaucoup trop brutal dans le filet, on risque d'obtenir des tapures de trempe. Ce sont des fissures dont les dimensions peuvent etre tres importantes. Là, le diagnostic est assez aisé. Un examen à ka loupe binoculaire revele de nombreux defauts.

_________________
La théorie c'est quand on sait presque tout et que rien ne fonctionne.
La pratique c'est quand tout marche à merveille et que personne ne sait pourquoi.

Albert EINSTEIN

TRD
Modérateur
Modérateur

Messages : 2915
Date d'inscription : 11/08/2010

brise-copeaux aime ce message

Revenir en haut Aller en bas

Couple de serrage et rupture vis Empty Re: Couple de serrage et rupture vis

Message  Contenu sponsorisé


Contenu sponsorisé


Revenir en haut Aller en bas

Revenir en haut


 
Permission de ce forum:
Vous ne pouvez pas répondre aux sujets dans ce forum