Le couple de freinage de la fiche technique est une limite, pas un terme à additionner

Le calcul du fil, et où il mène

Prenons ses chiffres tels qu’il les a publiés. La réponse du fournisseur est 37 + 5 = 42 et 37 + 40 = 77. Le chiffre additionné est donc 37, et 300 n’entre pas du tout dans la somme. La meilleure réponse du fil a résumé la raison structurelle en une ligne : la spécification de la fixation dit à quelqu’un comment fabriquer un écrou, pas comment concevoir l’assemblage.

Nous n’avons pas lu sa spécification aéronautique ; la suite s’appuie donc sur le document ISO qui couvre le même domaine pour les écrous métriques, l’ISO 2320. Sa structure explique pourquoi une fiche technique peut porter deux valeurs de couple de freinage qui ne se comportent pas du tout de la même façon.

Deux limites, dans des sens opposés

Le plafond existe pour que l’écrou puisse être vissé. Un dispositif de freinage qui résiste trop au vissage gaspille la capacité de l’outil, échauffe l’insert et empêche de distinguer la mise en appui du frottement. Le plancher est la promesse de freinage : une fois l’assemblage desserré, cette résistance doit encore être présente. Un écrou peut échouer à cette norme parce qu’il est trop dur, tout comme parce qu’il est trop lâche, ce qui n’est pas l’image que la plupart des gens se font d’un écrou autofreiné.

Classe de qualité 04, pas gros, en newtons-mètres :

Observez l’écart entre les colonnes. En M10, l’écrou peut résister jusqu’à 10,5 N·m au vissage et doit encore fournir 1,5 au dévissage. Ce ne sont pas deux estimations d’une même grandeur. Ce sont les deux extrémités de ce que la pièce a le droit d’être, et la valeur à mettre dans un calcul de serrage n’est ni l’une ni l’autre : c’est ce que mesure réellement l’écrou que vous avez devant vous.

Une note de bas de tableau piège beaucoup de monde. Les maxima au premier assemblage s’appliquent aux seuls écrous tout métal. Pour les écrous à insert non métallique, le maximum est la moitié de ces valeurs ; un écrou à bague nylon qui paraît dur au vissage sort donc de la spécification bien plus tôt qu’un écrou tout métal qui donne la même sensation.

Il vaut la peine d’y rattacher les références, car un bon de commande porte un numéro, pas les mots « écrou nylon ». L’ISO 2320 régit le comportement de cette catégorie de pièces ; les dimensions de la pièce elle-même sont définies ailleurs :

Le mécanisme de freinage est le même dans les deux cas ; la hauteur ne l’est pas. Un plan qui indique seulement « écrou à bague nylon » décrit les deux, et ils n’offrent pas la même longueur d’engagement du filetage. Le tableau de couple de freinage ci-dessus régit les performances, pas la hauteur qui sera livrée.

Pourquoi les deux réponses Reddit sur la définition semblaient justes

Un deuxième fil demandait ce qui distingue le couple de blocage du couple de freinage. Une réponse invoquait le frottement statique contre le frottement dynamique ; une autre citait un document SAE selon lequel il s’agit de la même chose. L’ISO 2320 contourne ce débat en définissant la grandeur plutôt qu’en la nommant. Un écrou à couple de freinage résiste à la rotation indépendamment de tout effort de serrage ou de compression, le couple de freinage au vissage est mesuré pendant que l’écrou est en mouvement et sans effort de serrage, et le couple de freinage au dévissage est ce qu’il faut pour continuer à tourner sur 360 degrés une fois l’effort de serrage disparu.

Ce n’est donc pas le frottement de l’assemblage, et ce n’est pas du tout mesuré par rapport à la précharge. La norme nomme même le moment où les deux cessent d’être séparables : le point d’appui, où l’effort de serrage apparaît pour la première fois. Tout ce qui précède relève du dispositif de freinage ; tout ce qui suit est le couple contre l’effort de serrage, régi par le même problème de frottement.

La question de la réutilisation, et ce que la norme fait au lieu d’y répondre

C’est de la colonne du cinquième dévissage que vient la règle « on peut l’utiliser cinq fois », et la norme dit autre chose. Pour le contrôle à la livraison, c’est l’essai au premier vissage et dévissage qui s’applique. Le cinquième dévissage est un essai de type initial et un essai en cas de litige. Il qualifie la conception ; il n’autorise pas cinq utilisations d’un même écrou.

Voilà une norme qui refuse de donner le chiffre que tout le monde attend, et ce refus est la partie utile. Il vous dit que la décision vous appartient et qu’elle doit être prise au regard des conséquences plutôt que d’un comptage. Ce que la ligne des cinq cycles donne, c’est la forme de la décroissance : le minimum après cinq dévissages vaut environ les deux tiers du minimum après un, sur toute la gamme de tailles. Savoir si deux tiers suffisent est une question qui concerne votre assemblage, et le reste de ce jugement se trouve dans peut-on remettre cette vis, qui décrit aussi comment se déroule réellement l’essai au cinquième dévissage.

Un document donne bien un chiffre, et il vaut la peine de savoir de quel type de chiffre il s’agit. Une circulaire de maintenance aéronautique demande de ne pas réutiliser un écrou autofreiné à insert fibre ou nylon s’il n’atteint pas un couple de freinage minimal indiqué par dimension de filetage. Ce n’est pas non plus un comptage. C’est la même décision que cette norme vous renvoie, convertie en quelque chose que l’on peut vérifier avec une clé dynamométrique.

Trois lignes qui changent la lecture d’un écrou autofreiné

Deux autres points à retenir. Les plages d’utilisation diffèrent selon le type : −50 à +150 °C pour les écrous tout métal, −50 à +120 °C pour les écrous à insert non métallique, et l’essai d’influence de la température pour les écrous à insert n’est réalisé qu’à la demande du client. Et la gamme tabulée commence à M5. Les tailles M3 et M4 figurent dans une annexe informative, statut différent de celui du corps de la norme ; la forme générale de ce problème est traitée dans là où s’arrêtent les normes de fixation.

La place du couple de freinage parmi les autres solutions courantes est donnée par le tableau de pourquoi les vis se desserrent : il agit sur la rotation et ne restaure pas l’effort de serrage perdu. La contre-mesure qui a été inscrite dans une norme puis retirée est le contre-écrou.

Cet article ne relève pas d’une seule des six étapes : il en traverse plusieurs ou intervient après l’assemblage. Les décisions qui y conduisent sont présentées dans l’article anglais Specifying a screw.

Questions fréquentes

Faut-il ajouter le couple de freinage de la fiche technique à mon couple de serrage ?

Pas la limite de spécification, non. L’ISO 2320 tabule un maximum pour le premier vissage et un minimum pour le dévissage, et tous deux bornent ce que la pièce a le droit d’être au lieu de donner la valeur de la pièce que vous tenez. Un plan qui demande de serrer d’une valeur donnée au-dessus du couple de freinage désigne le couple de freinage réellement présent, qui se mesure. C’est en additionnant une limite maximale que l’ingénieur du fil d’origine est arrivé à un chiffre environ dix fois supérieur à la réponse du fournisseur.

Quelle différence entre couple de freinage et couple de blocage ?

La terminologie varie réellement d’un document à l’autre, c’est pourquoi deux réponses du fil d’origine se contredisaient. L’ISO 2320 évite le débat en définissant la grandeur : un écrou à couple de freinage résiste à la rotation indépendamment de tout effort de serrage ou de compression, le couple de freinage au vissage est mesuré pendant que l’écrou est en mouvement et sans effort de serrage, et le couple de freinage au dévissage est mesuré en dévissant, sur la rotation qui suit la disparition de l’effort de serrage. Si un document est ambigu, demandez laquelle de ces grandeurs il désigne.

Combien de fois peut-on réutiliser un écrou à bague nylon ?

La norme spécifie un essai au cinquième dévissage et ne spécifie aucun nombre autorisé de réutilisations, ce qui est différent. Le contrôle à la livraison utilise le premier vissage et dévissage. Le cinquième dévissage est un essai de type initial et un essai en cas de litige ; il qualifie une conception au lieu d’autoriser cinq utilisations d’un même écrou. L’article indique ensuite que la performance diminue avec le nombre de réutilisations et que l’utilisateur doit en considérer les conséquences avant toute réutilisation. Les tableaux montrent la forme de la décroissance : le minimum au cinquième dévissage vaut environ les deux tiers de celui du premier.

Pourquoi mon écrou autofreiné tout métal freine-t-il dès le premier tour, et pas mon écrou nylon ?

Parce que la norme exige des choses différentes. Pour un écrou à insert non métallique, le tampon ENTRE doit se visser librement à la main jusqu’à l’appui contre le dispositif de freinage. Pour un écrou tout métal, il suffit qu’il se visse librement sur un pas. La conception tout métal a donc le droit de freiner presque immédiatement. Par ailleurs, le couple de freinage maximal au premier assemblage d’un écrou à bague nylon est la moitié de la valeur tabulée applicable aux écrous tout métal.

L’ISO 2320 couvre-t-elle les petits écrous ?

Ses tableaux vont de M5 à M39 en pas gros et de M8 x 1 à M39 x 3 en pas fin. Les M3 et M4 des classes de qualité 8 et 10 figurent dans une annexe que le sommaire marque comme informative, statut plus faible que celui du corps de la norme. Si un plan dépend de valeurs de couple de freinage inférieures à M5, cette différence de statut mérite d’être réglée avec le fournisseur plutôt que supposée.

Références

• ISO 2320:2015 — fixations, écrous en acier à couple de freinage, caractéristiques fonctionnelles ; article 1 domaine d’application et remarques sur la température, article 3 définitions, article 5 filetage, article 6 lubrification, article 8 exigences fonctionnelles, tableaux 1 à 4
• ISO 16047 — fixations, essais couple/tension ; source des termes et définitions sur lesquels s’appuie l’ISO 2320
• r/MechanicalEngineering — le fil d’origine, avec les valeurs 300 et 37 et la note du plan
• r/MechanicalEngineering — couple de blocage contre couple de freinage, où deux réponses se contredisaient

L’ISO 2320:2015 a été lue dans l’aperçu PDF public, qui contient le sommaire, les articles 1 à 8 et les tableaux 1 à 4 en entier. Chaque valeur et chaque exigence citée ci-dessus provient de ces articles et du tableau 1, classe de qualité 04, pas gros. L’aperçu s’arrête avant l’article 9, la méthode d’essai, et avant les trois annexes ; cette page ne décrit donc pas comment l’essai est réalisé et ne cite aucune valeur de l’annexe C. L’indication selon laquelle les M3 et M4 figurent dans une annexe informative provient du sommaire, que l’aperçu contient. Les valeurs 300 et 37 sont ce que l’ingénieur du fil d’origine a dit que portait sa propre spécification. Cette spécification appartient à la famille aéronautique NASM et SAE et nous ne l’avons pas lue ; rien ici ne lui est attribué, et la seule affirmation faite sur ces chiffres est le calcul que chacun peut refaire : 37 plus 5 font 42, et 37 plus 40 font 77. Le numéro de catalogue ISO a été tiré du chemin de l’URL de l’aperçu puis confirmé par une seconde source, routine que ce site a adoptée après avoir publié un numéro erroné.