Je voulais faire profiter un peu la communauté de mon expérience sur les vis. Il s'agit d'un sujet concernant la SECURITE!
Si une vis au niveau de la suspension se casse ou glisse, on comprend bien que le plan de roue de l'essieu ne sera plus garanti => Accident!!!
Je vois trop de truc sur internet où les gens oublient l'essentiel . Essayons de faire ça bien de notre coté
Je vais donc tenter de rentrer dans le détail tout en vulgarisant un peu tout ça.
Toute remarque est d'ailleurs la bienvenue Si y'a des choses inexactes ou incompréhensibles, on corrigera!
Le but est aussi de faire réfléchir le groupe Datsun-France (et les visiteurs de passage ). Les vis étant quand même la base en mécanique.
Il faut prendre aussi sa respiration pour tout lire, je suis arrivé en saturation de caractères : 10000 par message, ce n'est pas assez finalement! ....j'en ai donc fait 3!!!
Voilà un peu les questions que l'on est en droit de se poser à ce propos:
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- Au fait, qu'est ce que c'est? A quoi ça sert?
- Comment ça marche?
- Comment est déterminée la taille d'une vis?
- Pourquoi doit-on serrer les vis au couple prévu?
- Pourquoi y'a t'il des grades de Vis? Et de quoi s'agit-il?
- Doit-on systématiquement suivre les couples prévus?
- J'ai le choix entre plusieurs grade de vis, puis-je choisir les plus balèzes?
- Pourquoi existe t-il différentes tailles de filets pour un même diamètre de vis?
- Pourquoi doit-on lubrifier certaines vis comme celles d'une culasse?
- Si je veux que ça tienne mieux, pourquoi ne pas serrer les vis plus fort?
- Pourquoi ne dois-je pas utiliser certaines vis plusieurs fois?
- Puis-je utiliser du frein filet sur toutes mes vis?
- Y'a t'il des précautions particulières à prendre si je veux réutiliser mes anciennes vis? (pour les rezinguer par exemple)
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Pour la petite histoire, mon premier métier fût responsable projets pour la création de pièces de suspensions de voitures: Corvette, Cadillac CRX, Saab 9.4x à venir, Cobalt SS, Plateforme 900 GM (Chevy Silverado & Yukon/Tahoe, GMC Escalade, etc..), plateforme GM Lambda (Buick Enclave), etc.
Mon taf concernait le design (CAO, Calculs, Validation) mais aussi le sujet qui nous intéresse aujourd'hui: le dimensionnement des joints des bras de suspensions: bushings & surtout Visseries.
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A quoi ça sert?
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Voila ce que dit Wiki:
Pourrait-on par exemple utiliser de la colle ou bien des rivets?
Dans certains cas, oui!
La colle dans certaines applications où le démontage est inutile: OUI! Les ailes d'avions sont souvent collées. Pour le courageux qui aura tout lu, il comprendra mieux après!
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Comment fonctionne une vis?
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Dans le cas de nos autos, voila les cas que l'on va rencontrer:
Les cas 1 & 2 sont identiques du point de vue de la vis.
Le cas 3 est un cas avec double contact.
Le cas 4 montre un autre exemple que je trouve intéressant à montrer puisqu'il s'agit du principe des vis de culasse.
D'un point de vue conception, le cas 1 est discutable mais ce n'est pas le sujet du jour J'ai vite fait un dessin qui j'espère parle de lui même; l'allongement du système et les moments internes qui vont créer des contraintes importantes sont à éviter.
Une vis travaille presque toujours en traction, son rôle est de serrer plusieurs pièces entre elles.
C'est la friction qui retient 2 pièces ensemble, absolument pas les filets (lorsque l'on voit des marques de filets dans des alésages ce que les vis ont bougé!)
Seules les surfaces indiquées en rouge sont donc fonctionnelles.
Si une vis travaille autrement, elle va se cisailler et casser. C'est ce que j'ai essayé de représenter ci-dessous.
Certains cas sont différents cependant: vis de culasse par exemple.
Comment choisir alors une vis?
Il faudra trouver pour cela la pression nécessaire pour que les pièces restent maintenues entre elles.
Dans les cas 1 & 2, on aura
F = Pression x f => Pression = F / f
Dans le cas 3, on aura:
F = Pression x f x 2 => Pression = F / 2f
Un ordre de grandeur pour les efforts sur une pièce de suspension est de 10000 N (1 tonne) pour les efforts max.
Le coefficient de friction entre 2 métaux est d'environ 0,10 pour une zone lisse (il faudrait 100g de poussée pour faire glisser une masse de 1kg sur une table) à 0.2 pour une zone de contact grossière et sèche.
Avec l'exemple du cas #1, on voit qu'une vis doit pouvoir assurer une pression de 10000/0,1 = 100000 N (10 tonnes!)
S'il y a 2 surfaces en contact, la pression pourra être réduite par 2, il faudra alors 50000 N. La vis nécessaire sera alors plus petite....en théorie avec les hypothèses du jour.
La vis ne subit que très peu de variations de contraintes une fois installée.
=> Si elle casse, c'est souvent qu'elle s'est desserrée!!!
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Les grades de Vis
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Les vis ne sont pas toutes faites du même matériau ou avec les mêmes traitements.
Il y a donc un moyen de les classer. Cela change en fonction des normes. Les ricains utilisent des chiffres (4,5,8 / norme ANSI), les français (norme ISO) des combinaisons (5.8 / 8.8 / 10.9 / 12.9 etc.)
La norme française qui nous intéresse est facile à lire.
une vis 10.9 par exemple:
Le 10 correspond au minimum de la limite à la rupture divisé par 100 => 10 veut donc dire env. 1000 en MPa (méga Pascal)
Le 9 est un pourcentage pour définir la limite élastique du matériau par rapport à la rupture => 9 veut dire 90%.
On a donc une vis avec une limite à la rupture de ~1000 MPa et une limite élastique de 900 MPa
Les grades sont généralement marqués sur le dessus de la vis. Si rien n'est marqué, c'est que le grade est sans doute très faible. Les vis Casto n'ont souvent rien de marqué dessus ou bien il s'agit un grade faible (5.8 voire 8.8 pour les plus solides)
Je vous laisse faire l'analyse rapide de la vis Casto. A part pour monter une cabane, je ne m'en servirai pas...en tout cas, JAMAIS sur une voiture.
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Doit-on suivre le couple de serrage défini?
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Géniale la théorie mais où cela mène?
Dans nos cas, on va vouloir resserrer une vis; on ira donc regarder dans le manuel quel est le couple de serrage et on l'appliquera.
C'est une erreur!!!
La question a se poser est: Est-ce que les conditions initiales à neuf sont réunies?
On imagine bien que le couple est directement lié à la tension dans la vis. C'est clair pour tout le monde que la tension est importante maintenant!
On a oublié une chose importante, les frictions sur la vis; si je visse une vis dans de l'acier tout neuf avec un pas de vis propre et lubrifié, ce sera plus facile que dans une pièce toute rouillée et contaminée.
=> Malgré le couple de serrage équivalent, la tension dans la vis ne sera pas la même!!!
Nous ne garantirons pas forcément les conditions de tension mini!
Les frictions arrivent à plusieurs endroits: Les filets mais aussi à la base de la tête de vis. µ représente les zones en question sur le schéma ci-dessous.
Que faire alors?
Il y a plusieurs solutions:
- serrer plus fort la vis au risque de serrer trop fort et de tout casser.
- tout nettoyer - mais garantissons-nous les conditions initiales puisque les vis sont anciennes?
- tout nettoyer et bien lubrifier _ lubrifier risque de faire qu'à couple équivalent, la tension soit plus forte - trop forte ce qui pourrait casser la vis?
Peut-on nettoyer une vis qui ait rouillé? bien sur que oui, ça a été fait mais les états de surface des filtes ont forcément souffert. Perso, je recommande le changement de ces dernières.
=> La meilleure solution reste le remplacement des vis par des neuves et le nettoyage des filets sur la voiture avec une filière.
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Comment serrer une vis alors?
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Une règle est de serrer la vis pour que les contraintes internes soient à 75% de la limite à la rupture. Il faut voir les abaques des fournisseurs de vis pour cela.
Serrer un minimum (~75% donc) permet de garantir que les efforts liés à la friction garantiront un serrage fiable dans le temps. Les filets commencent en fait à être vraiment à la limite de plastifier, tout le mécanisme devient donc de façon imagée tendu.
La friction ignorée au début de l'analyse devient ici primordiale: Sans friction => Pas d'assemblage avec des Vis!
Il existe ensuite plusieurs méthodes:
- Serrer au couple à l'aide d'une clé dynamométrique
- Serrer à un couple faible donné avec une clé dynamométrique + serrage angulaire avec une clé angulaire
- Serrer avec une clé classique et mesurer l'élongation de la vis à l'aide d'un palpeur
Si une vis au niveau de la suspension se casse ou glisse, on comprend bien que le plan de roue de l'essieu ne sera plus garanti => Accident!!!
Je vois trop de truc sur internet où les gens oublient l'essentiel . Essayons de faire ça bien de notre coté
Je vais donc tenter de rentrer dans le détail tout en vulgarisant un peu tout ça.
Toute remarque est d'ailleurs la bienvenue Si y'a des choses inexactes ou incompréhensibles, on corrigera!
Le but est aussi de faire réfléchir le groupe Datsun-France (et les visiteurs de passage ). Les vis étant quand même la base en mécanique.
Il faut prendre aussi sa respiration pour tout lire, je suis arrivé en saturation de caractères : 10000 par message, ce n'est pas assez finalement! ....j'en ai donc fait 3!!!
Voilà un peu les questions que l'on est en droit de se poser à ce propos:
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- Au fait, qu'est ce que c'est? A quoi ça sert?
- Comment ça marche?
- Comment est déterminée la taille d'une vis?
- Pourquoi doit-on serrer les vis au couple prévu?
- Pourquoi y'a t'il des grades de Vis? Et de quoi s'agit-il?
- Doit-on systématiquement suivre les couples prévus?
- J'ai le choix entre plusieurs grade de vis, puis-je choisir les plus balèzes?
- Pourquoi existe t-il différentes tailles de filets pour un même diamètre de vis?
- Pourquoi doit-on lubrifier certaines vis comme celles d'une culasse?
- Si je veux que ça tienne mieux, pourquoi ne pas serrer les vis plus fort?
- Pourquoi ne dois-je pas utiliser certaines vis plusieurs fois?
- Puis-je utiliser du frein filet sur toutes mes vis?
- Y'a t'il des précautions particulières à prendre si je veux réutiliser mes anciennes vis? (pour les rezinguer par exemple)
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Pour la petite histoire, mon premier métier fût responsable projets pour la création de pièces de suspensions de voitures: Corvette, Cadillac CRX, Saab 9.4x à venir, Cobalt SS, Plateforme 900 GM (Chevy Silverado & Yukon/Tahoe, GMC Escalade, etc..), plateforme GM Lambda (Buick Enclave), etc.
Mon taf concernait le design (CAO, Calculs, Validation) mais aussi le sujet qui nous intéresse aujourd'hui: le dimensionnement des joints des bras de suspensions: bushings & surtout Visseries.
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A quoi ça sert?
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Voila ce que dit Wiki:
Une vis de fixation, appelée communément vis, est un organe mécanique, comportant une tige filetée et une tête; il est destiné à réaliser la fixation d'une ou de plusieurs pièces par pression.
La fixation par vis crée une liaison complète, rigide et démontable
La fixation par vis crée une liaison complète, rigide et démontable
Pourrait-on par exemple utiliser de la colle ou bien des rivets?
Dans certains cas, oui!
La colle dans certaines applications où le démontage est inutile: OUI! Les ailes d'avions sont souvent collées. Pour le courageux qui aura tout lu, il comprendra mieux après!
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Comment fonctionne une vis?
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Dans le cas de nos autos, voila les cas que l'on va rencontrer:
Les cas 1 & 2 sont identiques du point de vue de la vis.
Le cas 3 est un cas avec double contact.
Le cas 4 montre un autre exemple que je trouve intéressant à montrer puisqu'il s'agit du principe des vis de culasse.
D'un point de vue conception, le cas 1 est discutable mais ce n'est pas le sujet du jour J'ai vite fait un dessin qui j'espère parle de lui même; l'allongement du système et les moments internes qui vont créer des contraintes importantes sont à éviter.
Une vis travaille presque toujours en traction, son rôle est de serrer plusieurs pièces entre elles.
C'est la friction qui retient 2 pièces ensemble, absolument pas les filets (lorsque l'on voit des marques de filets dans des alésages ce que les vis ont bougé!)
Seules les surfaces indiquées en rouge sont donc fonctionnelles.
Si une vis travaille autrement, elle va se cisailler et casser. C'est ce que j'ai essayé de représenter ci-dessous.
Certains cas sont différents cependant: vis de culasse par exemple.
Comment choisir alors une vis?
Il faudra trouver pour cela la pression nécessaire pour que les pièces restent maintenues entre elles.
Dans les cas 1 & 2, on aura
F = Pression x f => Pression = F / f
Dans le cas 3, on aura:
F = Pression x f x 2 => Pression = F / 2f
Un ordre de grandeur pour les efforts sur une pièce de suspension est de 10000 N (1 tonne) pour les efforts max.
Le coefficient de friction entre 2 métaux est d'environ 0,10 pour une zone lisse (il faudrait 100g de poussée pour faire glisser une masse de 1kg sur une table) à 0.2 pour une zone de contact grossière et sèche.
Avec l'exemple du cas #1, on voit qu'une vis doit pouvoir assurer une pression de 10000/0,1 = 100000 N (10 tonnes!)
S'il y a 2 surfaces en contact, la pression pourra être réduite par 2, il faudra alors 50000 N. La vis nécessaire sera alors plus petite....en théorie avec les hypothèses du jour.
La vis ne subit que très peu de variations de contraintes une fois installée.
=> Si elle casse, c'est souvent qu'elle s'est desserrée!!!
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Les grades de Vis
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Les vis ne sont pas toutes faites du même matériau ou avec les mêmes traitements.
Il y a donc un moyen de les classer. Cela change en fonction des normes. Les ricains utilisent des chiffres (4,5,8 / norme ANSI), les français (norme ISO) des combinaisons (5.8 / 8.8 / 10.9 / 12.9 etc.)
La norme française qui nous intéresse est facile à lire.
une vis 10.9 par exemple:
Le 10 correspond au minimum de la limite à la rupture divisé par 100 => 10 veut donc dire env. 1000 en MPa (méga Pascal)
Le 9 est un pourcentage pour définir la limite élastique du matériau par rapport à la rupture => 9 veut dire 90%.
On a donc une vis avec une limite à la rupture de ~1000 MPa et une limite élastique de 900 MPa
Les grades sont généralement marqués sur le dessus de la vis. Si rien n'est marqué, c'est que le grade est sans doute très faible. Les vis Casto n'ont souvent rien de marqué dessus ou bien il s'agit un grade faible (5.8 voire 8.8 pour les plus solides)
Je vous laisse faire l'analyse rapide de la vis Casto. A part pour monter une cabane, je ne m'en servirai pas...en tout cas, JAMAIS sur une voiture.
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Doit-on suivre le couple de serrage défini?
===================================
Géniale la théorie mais où cela mène?
Dans nos cas, on va vouloir resserrer une vis; on ira donc regarder dans le manuel quel est le couple de serrage et on l'appliquera.
C'est une erreur!!!
La question a se poser est: Est-ce que les conditions initiales à neuf sont réunies?
On imagine bien que le couple est directement lié à la tension dans la vis. C'est clair pour tout le monde que la tension est importante maintenant!
On a oublié une chose importante, les frictions sur la vis; si je visse une vis dans de l'acier tout neuf avec un pas de vis propre et lubrifié, ce sera plus facile que dans une pièce toute rouillée et contaminée.
=> Malgré le couple de serrage équivalent, la tension dans la vis ne sera pas la même!!!
Nous ne garantirons pas forcément les conditions de tension mini!
Les frictions arrivent à plusieurs endroits: Les filets mais aussi à la base de la tête de vis. µ représente les zones en question sur le schéma ci-dessous.
Que faire alors?
Il y a plusieurs solutions:
- serrer plus fort la vis au risque de serrer trop fort et de tout casser.
- tout nettoyer - mais garantissons-nous les conditions initiales puisque les vis sont anciennes?
- tout nettoyer et bien lubrifier _ lubrifier risque de faire qu'à couple équivalent, la tension soit plus forte - trop forte ce qui pourrait casser la vis?
Peut-on nettoyer une vis qui ait rouillé? bien sur que oui, ça a été fait mais les états de surface des filtes ont forcément souffert. Perso, je recommande le changement de ces dernières.
=> La meilleure solution reste le remplacement des vis par des neuves et le nettoyage des filets sur la voiture avec une filière.
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Comment serrer une vis alors?
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Une règle est de serrer la vis pour que les contraintes internes soient à 75% de la limite à la rupture. Il faut voir les abaques des fournisseurs de vis pour cela.
Serrer un minimum (~75% donc) permet de garantir que les efforts liés à la friction garantiront un serrage fiable dans le temps. Les filets commencent en fait à être vraiment à la limite de plastifier, tout le mécanisme devient donc de façon imagée tendu.
La friction ignorée au début de l'analyse devient ici primordiale: Sans friction => Pas d'assemblage avec des Vis!
Il existe ensuite plusieurs méthodes:
- Serrer au couple à l'aide d'une clé dynamométrique
- Serrer à un couple faible donné avec une clé dynamométrique + serrage angulaire avec une clé angulaire
- Serrer avec une clé classique et mesurer l'élongation de la vis à l'aide d'un palpeur
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