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PTSI - SII I – Les éléments filetés 1

1) LES ÉLÉMENTS FILETÉS

1.1) Filetage et taraudage : généralités

1.1.1) Définition

Un filetage est un usinage qui permet entre autre d’assembler deux pièces, par exemple, une vis et un écrou :

Pour la vis, il s’agit d’un filetage extérieur ; Pour l’écrou, il s’agit d’un filetage intérieur appelé taraudage .

Le filet est la partie en saillie obtenue en creusant une rainure hélicoïdale sur un

cylindre pour la vis ou dans un trou pour l’écrou. Cette rainure présente les caractéristiques d’une hélice qui est une courbe qu’on

pourrait tracer avec un crayon se déplaçant en translation le long du cylindre lui-même en rotation autour de son axe de révolution, ces mouvements s’effectuant de façon constante.

Caractéristiques d’un filetage : - sens de l'hélice - pas de l'hélice - diamètre nominal - nombre de filets - profil du filet.

1.1.2) Sens de l’hélice

Le filetage (ou filet) à droite est le plus courant, notamment en visserie boulonnerie.

Le filetage à gauche est d'un emploi assez exceptionnel (bouteille de gaz, une des deux pédales d’un vélo pour qu’elle ne se dévisse pas, …). Il est repéré LH (« Left Helice »).

Filet à gauche Filet à droite


1.1.3) pas du filetage

Le pas du filetage (ou pas de vis , ou encore pas hélicoïdal ) représente la distance parcourue, mesurée parallèlement à l'axe, par la vis (ou par l’écrou) lorsque celle-ci tourne d'un tour . C’est aussi la distance entre deux sommets consécutifs d’un même filet.

1.1.4) Nombre de filets

Lorsque l'on souhaite avoir une plus grande avance pour un tour de vis, on utilise des vis à plusieurs filets. Pour celles-ci on réalise côte à côte deux ou plusieurs filets identiques enroulés en parallèle (analogie avec plusieurs cordelettes enroulées côte à côte en hélice autour d'un même cylindre).

Pas axial (p X) : représente la distance, mesurée parallèlement à l'axe, entre deux sommets de filets consécutifs. Pour une vis à n filets, le pas hélicoïdal p sera égal à n fois la valeur du pas axial : p = n.pX

1.1.5) Profil du filet et grosseur du pas

Le pas gros est de loin le plus courant en visserie boulonnerie.

Les pas fins sont utilisés dans le cas de filetages sur tube mince, d'écrous de faibles hauteurs, de chocs ou de vibrations et lorsque les constructions sont coûteuses.

Les filets peuvent être de forme triangulaire

(usuel en visserie boulonnerie), trapézoïdale (vis de manœuvre), carrée ou ronde. Il existe de nombreuses variantes et de nombreuses dimensions normalisées.


1.1.6) Fabrication des filetages et des taraudages Les filetages peuvent être fabriqués par usinage (tournage), par roulage (déformation par des rouleaux), ou encore manuellement par une filière. Les taraudages peuvent être fabriqués par taraudage (machine ou manuel), ou par usinage (tournage, lorsque le trou est de diamètre suffisant).

Filetage obtenu par roulage

Les étapes de fabrication d’un taraudage :


1.2) Représentation normalisée des éléments filetés

1.2.1) Représentation normalisée des filets

La représentation conventionnelle permet un dessin simplifié des filetages et pièces filetées. La normalisation est internationale (ISO).

Principe : le sommet des filets est limité par un trait fort et le fond par un trait continu fin.

♦ Représentation des tiges filetées


♦ Représentation des trous taraudés

1.2.2) Vue en bout des filetages La vue en bout des filetages comprend un cercle en trait continu fort pour le sommet des filets et une portion de cercle (environ les ¾) en trait continu fin pour le fond des filets. Ce dernier est situé :

• à l'intérieur du cercle en trait fort dans le cas des vis,

• à l'extérieur du cercle en trait fort dans le cas des trous taraudés.

Remarque : Le trait fort circulaire qui représente le chanfrein est normalement omis dans les vues en bout.


1.2.3) Représentation de la limite des filetages

♦ Cas des filetages complètement formés

La limite du filetage doit être indiquée par un trait continu fort tracé jusqu'aux traits définissant le diamètre extérieur du filetage (ou trait interrompu fin si le filetage est caché).

Exemple :

♦ Cas de filetages incomplètement formés

En plus du trait continu fort précédent, deux petits traits continus fins inclinés doivent être ajoutés pour représenter les filets incomplètement formés.

Exemple : représentation des filets des goujons à fond de filet.

1.2.4) Représentation des filetages cachés

Dans le cas des filetages cachés (formes intérieures...), les sommets des filets, les fonds de filets et les limites du filetage sont représentés par des traits interrompus fins.

1.2.5) Vue en coupe des filetages

Règle : les traits des hachures s'arrêtent sur les traits forts et coupent les traits fins.


1.3) Cotation et désignation des différents éléments filetés

1.3.1) Cotation Le diamètre nominal d se réfère toujours au sommet des filets pour un filetage extérieur (ou

vis), et au fond des filets pour un filetage intérieur (ou trou taraudé). La valeur du diamètre nominal est précédée par un M (dans le cas d’un filetage triangulaire ISO).

La longueur de filetage à prendre en compte est celle des filets complètement formés. La longueur sous tête est la longueur totale (filetée ou non) de la tige de la vis. La profondeur de taraudage est la profondeur des filets entièrement formés d’un trou (cote t). La profondeur du trou borgne s’arête lorsque le diamètre de perçage n’est plus vérifié, c’est-

à-dire avant le cône de fin de trou (cône du forêt de perçage) (cote l).

1.3.2) Désignation La désignation doit comporter les points suivants, dans cet ordre :

• le type de tête de vis ou d’écrou (cf. ci-dessous), précédé du terme “vis” ou “écrou” ; • l'abréviation du type de filet : M (pour filet triangulaire ISO), Tr (pour filet trapézoïdal), etc. ; • le diamètre nominal (d) ; • (éventuellement) le pas hélicoïdal (p) précédé d’un « x » ; • la longueur sous tête (pour les vis) précédée d’un « - » ; • (éventuellement) la longueur filetée ; • (éventuellement) le symbole d’extrémité (cf. ci-dessous) ; • la qualité (cf. ci-dessous) ; • (éventuellement) la classe de tolérance (cf. chapitre sur les ajustements) ; • (éventuellement) le sens de l'hélice (LH si le filetage est à gauche, RH s'il est à droite).

Exemple d’indication pour une partie filetée de tige : M8 x 1,25 - LH Exemple de désignation pour une vis : Vis H , M10 - 100 / 70, 8.8 ♦ Les types de têtes de vis

Symbole de la forme extérieure de la tête : Hexagonale : H (très bon couple de serrage) ; Cylindrique : C (bon couple de serrage, peu encombrant radialement) ; Fraisée : F (bon couple de serrage, assez cher, permet un centrage, facilement noyée) ; Carré : Q (facilité de blocage en rotation) ; Sans tête : A (encombrement très réduit, entièrement noyée)…

Large : L Réduit : Z

Symbole de forme complémentaire (éventuel) : Bombée : B ; À ergot (permet l’arrêt en rotation) ; À collerette (permet un appui plus important).

longueur sous tête

d d

t

l


Symbole d'entraînement (éventuel) : Ergot : EG ; Six pans creux (« Hexagonale Creuse ») : Hc (nécessite une clé alène) ; Fente : S (nécessite un tournevis plat) ; Cruciforme : H (Phillips) (nécessite un tournevis cruciforme) ; Cruciforme : Z (Pozidriv) (nécessite un tournevis cruciforme) ; Six lobes internes : X ; Collet carré : CC.

AS AHc HZ QZ FH FZ CB X CC

Attention depuis plusieurs années il n'y a plus de symbole pour les formes de tête de vis. On doit indiquer en toutes lettres le nom de la tête de vis ! Exemple : Vis à tête hexagonale creuse, vis à tête cylindrique large fendue bombée, … Remarque : il existe de nombreux autres types de tête (poignée, manivelle, molettes…) ♦ Les symboles d’extrémité

Plat chanfreiné Tronconique (TR) Cuvette (CV) Téton court (TC) Téton long (TL) Bout Bombé (BB) ♦ Classe de qualité

4.8


1.4) Assemblage des éléments filetés

1.4.1) Règle de dessin

Lorsqu'il y a assemblage de deux pièces filetées complémentaires (filetage/taraudage), la représentation ou le dessin des filetages extérieurs (vis...) l'emporte ou cache toujours la représentation des filetages intérieurs (écrou, trou taraudé..).

Exemple 1 : montage d'une vis dans un trou

borgne taraudé :

1.4.2) Assemblage vissé

On parle d’assemblage vissé lorsqu’une pièce à assembler comporte un trou taraudé dans lequel vient se loger une vis d’assemblage. Pour que l’assemblage fonctionne correctement, une seule pièce doit être taraudée . Les autres pièces, serrées entre la tête de vis et la pièce taraudée, comporteront un trou de passage (lisse) de diamètre légèrement plus grand que le diamètre nominal de la vis (environ 1mm de plus).

Profondeur d’implantation des vis j :

- j ≥ d pour les métaux durs (aciers, fontes, … ) ; - j ≥ 1,5×d pour les métaux tendres (aluminium, laiton, … ).

Une réserve de filetage et une réserve de taraudage sont indispensables au bon serrage de l’ensemble.

Surface d’appui de la tête de vis

3

2

1

Réserve de taraudage

Pièce taraudée

Pièce comportant un trou de passage

Vis

Surface de contact 1-2 Profondeur d’implantation

Réserve de filetage

Exemples

d’implantation de

vis


1.4.3) Assemblage boulonné Un boulon se compose d’une vis et d’un écrou. Il y a souvent une ou deux rondelles qui viennent compléter l’ensemble (une sous la tête de vis et une sous l’écrou). Toutes les pièces assemblées par boulon comportent un trou de passage (lisse), aucune n’est taraudée. Il est nécessaire d’empêcher la rotation de la vis (ou de l’écrou) lors de la manœuvre de blocage (serrage du boulon). Cela peut se faire grâce à une clé (ou un tournevis), mais si la tête de vis (ou l’écrou) n’est pas accessible on peut utiliser :

- un ergot sous tête de vis ; - une tête de vis avec créneaux ; - une vis à collet carré (dans un trou carré) ; - un lamage carré (avec une tête carrée) ; - un lamage hexagonal (avec une tête H) ; - un plat de la tête de vis contre un obstacle…

Afin d’assurer un serrage correct de l’ensemble, une réserve de filetage doit être présente de chaque côté de l’écrou.

1.4.4) Écrous classiques et rondelles plates Différents types d’écrou (sans élément de sécurité) :

Les rondelles plates (sans élément de sécurité) augmentent la surface de contact, donc réduisent la pression de contact et protègent les pièces. Il existe différentes largeurs d’écrou et de rondelles (L : large ; Z : étroit)

Écrou

1 2 Vis


1.4.5) Assemblage par goujon

Un goujon est une tige filetée à ses deux extrémités, mais comportant une partie non filetée au centre. Elle est en général vissée à fond de filet dans la pièce taraudée, puis se comporte comme une tige grâce à laquelle on peut venir assembler une ou plusieurs pièces à condition de terminer par un écrou.

1.4.6) Les vis de pression

Les vis couramment appelées « vis de pression » sont utilisées au niveau de leur extrémité (cf. chapitre 1.3.2). Elles peuvent en fait remplir au moins quatre fonctions distinctes :

- des arrêts (vis d’arrêt) ; - des appuis sous charge contrôlée (vis de pression) ; - des guidages (vis de guidage) ; - des réglages de jeu ou des butées (vis de butée).

Exemples d’utilisation :

Vis de guidage en translation Vis de guidage en rot ation Vis de butée

Goujon 1 2

Écrou

Vis de pression


1.5) Sécurité des assemblages filetés Le serrage d’un assemblage fileté est assuré grâce au contact entre les filets de la vis et ceux de l’écrou (ou du taraudage), et à l’adhérence entre les matériaux en contact. Dans le cas de vibrations, chocs ou dilations, il arrive qu’il n’y ait plus de contact entre les filets de la vis et ceux de l’écrou. Un desserrage est alors possible. Il existe donc des systèmes de sécurité qui permettent soit le freinage soit l’arrêt des assemblages filetés. Les systèmes de sécurité sont de deux types :

- les systèmes de freinage à sécurité relative ; - les systèmes d’arrêt (par obstacle).

1.5.1) Freinage à sécurité relative Ces systèmes remédient à l’absence de contact expliqué ci-dessus. Cependant ils n’apportent pas la certitude absolue d’un desserrage impossible. ♦ Contre-écrou :

On peut utiliser soit deux écrous hexagonaux, soit un écrou hexagonal et un écrou élastique « Pal ». ♦ Écrous « autofreinés » :

Écrou élastique en tôle : s’utilise soit comme écrou d’assemblage (si les efforts axiaux sont faibles), soit comme contre-écrou.

Écrou autofreiné à bague polyamide : contient une bague non filetée en polyamide (nylon).

Écrou à déformation du filetage « Tristop » .

Écrou autofreiné par fente : écrou fendu dont les deux parties sont déformées.

Écrou « Twolock » : comporte une rondelle conique incorporée. ♦ Rondelles élastiques :

Rondelle à dents : le freinage est obtenu grâce à l’élasticité des dents et à l’incrustation des arêtes dans les pièces à freiner (très bon freinage).

Rondelle Grower : le freinage est assuré grâce à l’élasticité de la rondelle. L’efficacité est augmentée par l’incrustation des bords de la rondelle dans l’écrou (ou dans la tête de vis) et dans la pièce.

Rondelle conique : après serrage, la rondelle est plane. Elle agit comme un fort ressort axial, maintenant une pression constante entre les filets.

Rondelle ondulée .

Écrou élastique en tôle

Écrou autofreiné à bague polyamide

Écrou à déformation du filetage

Écrou autofreiné par fente

Écrou « Twolock »


♦ Rondelle incorporée à la vis ♦ Freinage par collage :

Il est possible de freiner une vis (ou un écrou) en enduisant les filets (localement ou totalement) d’un adhésif (Loctite, Freinfilet, Araldite, etc.) ou d’un vernis spécial. Certaines colles permettent le desserrage avec instrument, d’autres non (indémontable). La colle peut aussi assurer une fonction d’étanchéité.

Rondelle incorporée à la vis

Rondelle à dents Rondelle Grower

Rondelle conique

Rondelle ondulée


1.5.2) Sécurité par obstacle Ces systèmes bloquent le desserrage d’un assemblage fileté de façon absolue (aucun desserrage, même léger, n’est possible). Cependant ces systèmes doivent être utilisés avec précaution car ils peuvent casser brutalement , sans prévenir, et l’assemblage se desserrera alors de façon très rapide, entraînant des problèmes de sécurité importants. Les systèmes de freinage à sécurité relative ont l’avantage de se desserrer progressivement, et une maintenance régulière peut empêcher le desserrage trop important de l’assemblage. ♦ Écrous à créneaux :

Le freinage est assuré par l’intermédiaire d’une goupille cylindrique fendue passant dans l’un des créneaux de l’écrou et dans un trou préalablement percé de la vis. Le réglage de la position de l’écrou est obtenu par sixième de tour. La vis est fragilisée par le trou. ♦ Écrou à encoches (écrou « SKF ») :

La rondelle frein a sa languette intérieure qui se loge dans une rainure de l’arbre. Une des languettes de la périphérie est rabattue dans une encoche de l’écrou. La vis est fragilisée par la rainure. ♦ Frein d’écrou en tôle :

Le freinage est obtenu en rabattant un bord de la plaquette sur la pièce et en relevant l’autre bord sur l’écrou ou la vis.

Écrou à créneaux

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