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Essai sur vis conformément aux normes DIN EN ISO 898-1, ASTM F606-1, DIN EN ISO 3506-1

L’essai sur vis selon les normes DIN EN ISO 898-1, ASTM F606-1, DIN EN ISO 3506-1 est utilisé pour déterminer les propriétés mécaniques telles que la résistance à la traction, la limite d'élasticité, l'allongement à la rupture ou la dureté.

Les vis sont omniprésentes dans l’industrie mais aussi dans notre vie quotidienne. Pour garantir la concentration des contraintes mécaniques aux points de fixation (sur les machines, installations ainsi que les véhicules et bâtiments), l'intégrité des vis doit bien sûr être testée. La norme rappelle des exigences de sécurité strictes en matière de vis et écrous.

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Classes de résistance

Les classes de résistance des vis sont indiquées par deux chiffres séparés d’un point. Le chiffre à gauche du point est la résistance à la traction en MPa divisée par 100. Le chiffre à droite du point est égal à dix fois la limite d'élasticité ou rapport des limite d'élasticité.

Par exemple, une vis de la classe de résistance 9.8 aurait les valeurs nominales suivantes:

  • Résistance nominale à la traction: Rm = 9 × 100 MPa = 900 MPa
  • Rapport des limites d’élasticité: Re/Rm = 8 ÷ 10 = 0,8
  • Limite d'élasticité: Re = 0,8 × 900 MPa = 720 MPa

La classe de résistance d’un écrou est définie par un unique chiffre, qui correspond à la classe de résistance la plus élevée d'un boulon auquel l'écrou pourra être associé. Par exemple, un écrou de la classe de résistance 9 pourra être associé à un boulon jusqu'à la résistance 9,8.

Terminologie

Les principales méthodes d'essais, mécaniques, distinguent les vis finies des vis entières ainsi que les vis à pleine capacité de charge des vis à capacité de charge réduite.

Les vis finies sont des vis dont le processus de fabrication a été achevé. Ces vis sont donc des vis „prêtes“ à être fabriquées.

Les vis entières sont des vis finies dans lesquelles le diamètre de la tige est „entièrement“ conservé. On parle aussi de vis à tige pleine. Cette désignation exclut les vis à tige mince et à expansion et les vis banjo.

Contrairement aux vis de géométrie typique de la même classe de résistance, les vis à capacité de charge réduite ne peuvent, du fait de leur géométrie (vis dites à tête faible), être chargées entièrement. Ces vis sont dotées d’un marquage correspondant.

Essai de traction sur vis

Les vis sont sont étroitement choisies en fonction de leur application industrielle; elles devront être précisément adaptées à la conception. La détermination du module de Young et des limites de la contrainte élastique contribuent, dans l'essai de traction, à garantir la sécurité de l'assemblage par vissage. Les valeurs ainsi calculées servent à définir les forces limites pour un assemblage par vissage sûr.

L'essai de traction dans toutes ses variantes (sections 9.1-5 et 9.7) doit être réalisé conformément à la norme ISO 6892-1. La vitesse d'essais ne doit pas dépasser 25 mm/min. Une vitesse d'essai maximale de 10 mm/min s'applique, de plus, lors de la détermination de la limite d'élasticité ou limite d'élasticité conventionnelle.

Pour les vis entières, les essais définis dans les sections 9.2 et 9.3 servant à déterminer la limite d'élasticité, la résistance à la traction et l'allongement à la rupture pourront être combinés en un seul essai de traction.

Essai de force d’essai sur vis

L'essai de force d'essais (paragraphe 9.6) est un essai de traction uniquement réalisé jusqu'à la force d'essai réelle prévue. La force d'essais précise dépend du filetage, du diamètre de la vis et de la classe de résistance. Ceux-ci sont répertoriés par la norme ISO 898-1 sous forme de tableau.

Une vitesse d'essais de 3 mm/min ne peut pas être dépassée pendant l’application de la force d’essais. La force est maintenue pendant 15 secondes et l’essai est considéré comme réussi lorsque la vis après essai ne présente aucune déformation plastique dans l'incertitude de mesure admissible de ±12,5 μm.

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Produits adaptés à l’essai de traction sur vis

La taille et la résistance des vis à tester sont déterminantes pour le dimensionnement d'une machine d'essai.

L'utilisation d’appuis éprouvettes durcie permet des essais fiables sur vis finies ainsi que sur vis tournées et goupilles. L'éprouvette est introduite avec un appui éprouvette adapté dans la mâchoire librement accessible de l'avant et se centre d'elle-même sur l'axe de traction. Des supports de tête obliques avec des incréments angulaires de 4°, 6° et 10° sont disponibles pour l’essai de traction biais.

Un extensomètre est nécessaire à la détermination de la limite d'élasticité. Tous nos extensomètres typiques, avec contact (makroXtens) ou sans contact (videoXtens), peuvent être utilisés pour des essais de traction sur vis dévissées.

Essai de dureté sur vis

Les méthodes Vickers (ISO 6507-1), Brinell (ISO 6506-1) ou Rockwell (ISO 6508-1) sont autorisées pour déterminer la dureté.

Un niveau minimum de charge de HV 10 s’applique pour l’essai de dureté Vickers. L’essai de dureté Brinell est principalement réalisé avec HBW 1/30 ou HBW 2,5/187,5. Lors de l’essai de dureté Rockwell, l’échelle B (HRB) est utilisée pour les vis de classe de résistance 4.6 – 6.8 et l’échelle C (HRC) pour celles de la classe de résistance 8.8 – 12.9. En cas de doute, l’essai de dureté Vickers devra être utilisé comme référence.

La dureté est mesurée soit sur la section transversale, soit sur la surface. Dans le premier cas, un échantillon transversal est prélevé dans la zone de filetage. Des entailles sont faites près de l'axe de la vis et la dureté qui en résulte est également appelée dureté de noyau. Lorsque la dureté est mesurée en surface, la mesure doit être réalisée sur une surface plane (par exemple sur la tête, la pointe ou la tige non filetée) après retrait de tous les revêtements.

Lors de l’essai de redémarrage, la dureté Vickers est mesurée avant et après un traitement thermique. La dureté ne doit alors pas diminuer de plus de 20 unités Vickers.

Lors de l'essai de carburation et de décarburation, la dureté Vickers est mesurée avec une charge d'essais de 2,942 N (HV 0,3) sur une rectification longitudinale au travers l'axe du filet. Elle est testée, dans la partie filetée, en trois points définis à différentes distances de la surface. Des différences trop faibles ou trop importantes dans les valeurs mesurées indiquent une décarburation ou une carburation.

Essai d’impact à la tête sur vis

Lors de l’essai d’impact à la tête, la vis est insérée de biais dans un étau massif pré-percé. La tête de vis est fléchie selon un angle défini par une sollicitation brutale et ne doit, par la suite, présenter aucun signe de fissuration. Cet essai est principalement réalisé sur des vis trop courtes pour l'essai de traction biais.

Le recours à l’essai de flexion choc entaillé est conditionné par les exigences de la norme concernant le produit ou encore s’il a été convenu en amont entre le fabricant et le client.

Essai de torsion sur vis

L’essai de torsion est utilisé pour déterminer le couple de rupture. Les exigences et la procédure sont décrites par la norme ISO 898-7 (essai de torsion et couples minimaux de rupture pour vis).

Essai de choc entaillé sur vis

L'essai de choc entaillé a pour but de vérifier la capacité de charge du matériau de vis à basse température. Pour permettre le découpage des éprouvettes Charpy à entaille en V, le diamètre nominal devra toutefois être d’au moins 16 mm. ISO 148-1 (essai de flexion par choc entaillé sur éprouvettes Charpy) décrit la méthode d’essais.

Produits adaptés à l’essai de dureté

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