ISO 898-1, ISO 3506-1, ASTM F606: Essai des vis
Les normes ISO 898-1, ISO 3506-1 et ASTM F606 décrivent les essais des vis, goujons et tiges filetées et leurs caractéristiques mécaniques et physiques, comme par exemple la résistance à la traction, limite d'élasticité, l’allongement à la rupture ou la dureté.
- ISO 898-1 définit les caractéristiques mécaniques des éléments de fixation en acier au carbone et en acier allié (vis avec classes de résistance définies - filetage normal et filetage fin)
- ISO 3506-1 définit les caractéristiques mécaniques des éléments de fixation en acier inoxydable résistant à la corrosion (vis avec des nuances d'acier et des classes de résistance définies)
- ASTM F606: Standard Test Methods for Determining the Mechanical Properties of Externally and Internally Threaded Fasteners, Washers, Direct Tension Indicators, and Rivets
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.
Aperçu des méthodes d’essai Classes de résistance Essai de traction Essai de la force d’essai Essai d’impact à la tête Essai de dureté Essai de torsion Essai de flexion choc entaillé Systèmes d’essais
Essai des vis selon ISO 898-1
Le tableau suivant donne un aperçu des méthodes d'essai mécanique définies dans la norme ISO 898-1 .
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.
| Section de l’ISO 898-1 | Méthode d'essai | Caractéristiques mécaniques à déterminer | Vis ou type de vis |
|---|---|---|---|
| 9,1 | Essai de traction biais | Résistance à la traction | vis finies avec tête (c'est-à-dire pas de goujons) |
| 9,2 | Essai de traction | Résistance à la traction | vis finies |
| 9,3 | Limite d'élasticité, Allongement à la rupture | vis complètes | |
| 9,4 | Résistance à la traction | Vis avec capacité de charge réduite | |
| 9,5 | Vis avec tige de dilatation | ||
| 9,6 | Essai de force d’essai | Contrainte sous force d'essai, allongement permanent | vis finies |
| 9,7 | Essai de traction | Résistance à la traction, limite d'élasticité/limite d'élasticité conventionnelle, allongement à la rupture, striction de rupture | Vis tordues |
| 9,8 | Essai de choc sur tête | Ductilité de la tête | Vis avec tête |
| 9,9 | Essai de dureté | Dureté selon Vickers, Brinell ou Rockwell | toutes les vis, mais en particulier les vis trop petites pour l’essai de traction |
| 9.10 | Essai de décarburation | Dureté de surface (HV 0,3) | Vis des classes de résistance 8.8 – 12.9 |
| 9.11 | Essai de cémentation | ||
| 9.12 | Essai de redémarrage | ||
| 9.13 | Essai de torsion | Couple de rupture | toutes les vis en dehors des vis banjo |
| 9.14 | Essais de choc flexion entaillé | Résilience | éprouvettes usinées à partir de vis de diamètre ≥ 16 mm |
Classes de résistance Vis
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.
Aperçu Classes de résistance Vis
| Grandeur caractéristique du matériau | 3,6 | 4,6 | 4,8 | 5,6 | 5,8 | 6,8 | 8,8 | 9,8 | 10,9 | 12,9 |
Limite d'élasticité Re | 180 | 240 | 320 | 300 | 400 | 480 | 640 | 720 | 900 | 1080 |
| Résistance à la traction Rm (N/mm²) | 330 | 400 | 420 | 500 | 520 | 600 | 830 | 900 | 1040 | 1220 |
Essai de traction sur vis selon ISO 898-1, ISO 3506-1, ASTM F606
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. Les spécificité inhérentes à l'essai de traction sur les vis sont traitées dans les normes ISO 898-1, ISO 3506-1 ou ASTM F606. La vitesse d'essai, par exemple, 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 des vis: Mâchoires pour essais de traction sur vis selon ISO 898-1
Essai des vis: Essai de traction sur vis selon ISO 898-1
Équipement d’essai pour l’essai de traction des vis selon ISO 898-1, ISO 3506-1
La taille et la résistance des vis à tester sont déterminantes pour le dimensionnement d'une machine d'essai. Pour les vis avec filetage M8 et plus, nous recommandons une machine d’essai haute capacité (à partir de Fmax 600 kN). À partir d'un filetage M12, une force maximale de 1 200 kN est nécessaire, et à partir d'un filetage M18, une machine d'essai avec une force maximale de 2 500 kN est requise.
L’utilisation d’appuis éprouvettes durcis 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.
Pour fixer l'éprouvette dans la machine d'essai, des mâchoires pour essai sur vis avec des logements de tête et de filetage correspondants sont utilisés. Cela vous confère l’assurance que les longueurs minimales d'éprouvettes prescrites dans la norme sont respectées.
Essai de force d’essai sur vis selon ISO 898-1
L'essai de force d'essai (section 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.
Essai d’impact à la tête sur vis
Lors de l’essai de flexion par choc, la vis est insérée de biais dans un étau fixe 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 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 de flexion par choc sur vis
L’essai de flexion par choc 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. La norme ISO 148-1 essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy décrit la méthode d’essais.
