Quels sont les différents types d'écrous et de boulons ?
À quoi ressemble un boulon ?
Commençons par une définition des écrous et boulons. Les boulons sont des fixations filetées avec des filetages mâles externes. Ils s'accouplent avec les écrous, qui ont des filetages femelles (c'est-à-dire internes).
- À quoi servent les écrous ?
- Quand utiliser des boulons par rapport à des vis
- Quand utiliser des boulons par rapport à des vis
- Types de fixations d'écrous
- Pourquoi utiliser des rondelles avec des écrous et des boulons ?
- Comment les rondelles fonctionnent-elles avec des boulons ?
- Comment choisir l'écrou adapté à votre boulon
- Guide des classes de boulons
- Classes de qualité des écrous expliquées
- Parties d'un boulon
- Tailles de boulon
- Dimensions des écrous hexagonaux
- Dimensions des boulons et écrous métriques
À quoi servent les écrous ?
Le boulon et l'écrou serrent les matières à fixer, créant ainsi un assemblage boulonné, l'écrou empêchant également tout mouvement axial.
L'effet de l'assemblage boulonné réside dans la force de serrage axiale fournie par l'écrou et la tige du boulon qui appuie l'assemblage contre les forces de cisaillement latérales. C'est la raison pour laquelle tant de tiges de boulon sont lisses : cela renforce la tige.
Quand utiliser des boulons par rapport à des vis
On considère souvent que la différence entre les boulons et les vis réside dans les outils utilisés pour installer chacun d'entre eux : un tournevis pour une vis et une clé pour un boulon. Ce n'est pourtant pas toujours le cas. Les boulons peuvent avoir des têtes que nous associons à des vis et qui nécessitent un tournevis pour l'installation. Même certaines vis utilisent des écrous, nous sommes donc dans des zones grises.
Il existe un grand nombre de boulons et de vis différents et certains présentent des similitudes. Les différences générales entre ces deux éléments de fixation vous aideront à choisir celui que vous utiliserez :
| Boulons | Vis |
| Non coniques | Coniques |
| Utilisent un écrou et une rondelle | Utilisent une rondelle et parfois un écrou |
| Les filetages offrent une plus grande force de maintien | Les filetages assurent un bon maintien |
| Idéals pour les applications à usage intensif | Idéales pour les applications plus légères |
La décision que vous prenez dépend vraiment de l'application, et dans ce cas, les matières que vous fixez jouent un rôle. factor Pour les matières légères, tels que les plastiques, le contreplaqué et les cloisons sèches, les vis constituent le meilleur choix. La plupart du temps, en fait. Les boulons sont également disponibles en plastique, mais ils sont principalement utilisés pour l'électronique, car ils sont légers, résistants à la corrosion et offrent une excellente isolation.
Pour les applications à usage intensif et les matières plus lourdes, tels que le béton et les métaux, utilisez des boulons.
Types de têtes de boulon
Les styles de tête de boulon sont conçus pour la fonction prévue du boulon tout en permettant à l'outil d'installation de saisir la tête. Vous trouverez ci-dessous des exemples de différents types de têtes de boulon. Les boulons peuvent avoir des fentes, ou des entraînements, tout comme les vis. Par exemple, parmi les différents types de boulons hexagonaux, certains will
Tableau d'identification de tête de boulon
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Hexagonale Peut être saisie par des outils sous tous les angles et si nécessaire, même installée à la main. De nombreuses têtes de boulon différentes intègrent une conception hexagonale. |
Bombée Ces têtes de boulon décoratives sont difficiles à fixer en externe, ce qui ajoute un niveau de sécurité. |
Pliée L'exemple illustré ici est un boulon à œil pour levage, mais des boulons sont disponibles dans d'autres formes pour des applications spécialisées. |
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Carrée Permet une prise facile pour les clés pour le serrage d'écrous. |
Pentagone Conçu pour résister à l'effraction en ne permettant pas d'utiliser des outils torx et hexagonaux. |
Plate Les boulons à tête plate sont fraisés, ce qui leur permet d'économiser de l'espace sur les applications. |
Guide d'identification des boulons
Quels sont les différents types de boulons ? Chaque boulon est conçu pour des applications spécifiques. Vous trouverez ci-dessous des descriptions de boulons pour vous donner une idée de leurs fonctions :
Types de boulons
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Ancre Utilisé dans le secteur de la construction pour fixer un composant structurel à une dalle de béton ou à une fondation coulée. |
Aveugle Pour les applications structurelles où l'accès est limité à un côté, permettant d'effectuer le verrouillage. |
Double extrémité Un boulon avec des filetages aux deux extrémités, également appelé goujon. Utilisé pour fixer deux brides ou tuyaux plus efficacement. |
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Carrosserie Un boulon autobloquant avec une tête bombée et une section carrée en dessous. Utilisé principalement dans les charnières et les verrous pour fournir un niveau de sécurité, permettant un retrait du côté de l'écrou du boulon. |
Œil Utilisé pour les applications de levage. Certains sont conçus pour les charges lourdes tandis que d'autres sont destinés à des utilisations à vide. |
Hexagonale Caractérisé par sa tête à six pans, le boulon hexagonal est disponible en différents types. Généralement utilisé dans les applications de machines et de construction et disponible à filetage intégral ou partiel. |
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Tête pentagonale Boulon hautement spécialisé avec tête à cinq pans. Généralement utilisé pour la sécurité sur les couvercles de trous d'homme et de regards. |
Épaulé Fonctionne comme un arbre ou un axe pouvant maintenir une pièce rotative, comme un palier. Également appelé vis épaulée et boulon de dénudage. |
Tête en T Également appelé fente en T. S'insère dans un renfoncement et, grâce à l'écrou appliqué, le boulon est protégé contre la rotation. Courant dans la construction et l'automobile. |
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Boulon en U Fonctionne dans des applications allant de la fixation de tuyaux à l'utilisation sur les arbres de transmission et les systèmes d'échappement automobiles. |
Boulon en J Également appelé boulon à crochet, il est généralement utilisé dans les applications structurelles, telles que les toitures et la fixation de cloisons sur des fondations en béton. |
Ascenseur Son nom provient de son utilisation initiale dans les silos pour céréales. Aujourd'hui, il est utilisé sur les chaînes d'assemblage, le mobilier et divers produits grand public. La grande tête circulaire et le profil surbaissé offrent un dégagement généreux. |
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Embase L'embase fait office de rondelle pour répartir la charge. Couramment utilisé pour raccorder des tuyaux de plomberie, la transmission et le moteur d'un véhicule et d'autres applications mécaniques. |
Suspension Raccorde deux surfaces tout en masquant le boulon. Souvent utilisé pour suspendre les gaines électriques, les installations et les tôles |
Tire-fonds Également appelés vis tire-fonds, ces boulons sont généralement utilisés pour raccorder du bois lourd et des machines de calage à des planchers en bois. |
Guide des écrous
La grande majorité des écrous, quel que soit leur type, sont de forme hexagonale. Cela est dû au fait que les six pans les rendent faciles à tourner. Il suffit d'un sixième de tour pour que l'écrou atteigne le parallèle plat suivant. Un écrou avec moins de pans prend plus de temps à installer. D'autres formes qui répondent à des besoins spécifiques sont disponibles..
Types de fixations d'écrous
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Protège le filetage des boulons en-dessous tout en présentant un aspect propre. Peut également empêcher la peau et les vêtements de s'accrocher sur les bords tranchants. |
Gland Un type d'écrou borgne avec les mêmes fonctions. Son nom vient de sa tête, qui a la forme d'un gland. Les écrous borgnes sont utilisés dans tous les secteurs et résistent également aux vibrations. |
Les ailettes latérales permettent un serrage et un retrait rapides et faciles à la main. Par conséquent, ils ne doivent pas être utilisés en cas de vibrations. |
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Contre-écrou Écrous à profil surbaissé qui, lorsqu'ils sont bloqués contre un écrou standard, empêchent le desserrage. Également utilisé lorsqu'un écrou standard ne convient pas. |
L'embase fait office de rondelle, en répartissant uniformément la charge. Généralement utilisé dans le secteur automobile sur les échappements. |
Couplage Bien qu'il ne s'agisse généralement pas d'écrous de boulons, ils sont utilisés pour raccorder des tiges filetées. |
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Frein à insert en nylon L'insert crée un frottement, entraînant une action de prise et réduisant les risques de desserrage en raison des vibrations. Couramment utilisé dans les appareils électroménagers, les ordinateurs et les véhicules. |
Carré
Sa forme signifie qu'une plus grande partie de sa surface est en contact avec la matière de l'objet, ce qui réduit les risques de desserrage. Généralement utilisé avec des boulons à tête carrée. |
Différents types d'écrous hexagonaux assurent un maintien fiable. Facile à serrer et à desserrer en raison de sa forme. Utilisé dans des applications dans tous les secteurs, de l'automobile et des machines au bricolage. |
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En T Pour la fixation de matières tendres tels que le bois ou le plastique. L'embase est, d'un côté, dotée de crochets qui se fixent sur la matière pour renforcer l'assemblage et laisser une surface affleurante. |
Fendu Fixé à l'aide d'une goupille fendue ou d'un fil pour empêcher toute rotation. Généralement utilisé dans les applications où les vibrations constituent une menace constante. |
Crénelé La géométrie de tourelles sur l'écrou crénelé le différencie de l'écrou fendu. Leurs fonctions et leurs modes de fonctionnement sont identiques. |
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Écrous freins Keps-K Conçus pour un assemblage facile. La rondelle dentelée à rotation libre fixée crée une tension contre la surface de la matière lorsqu'elle est installée sur un boulon. Remarque : un serrage excessif provoquera la défaillance de l'écrou. |
Lot d'écrous autofreinés La distorsion des filetages supérieurs crée une action de verrouillage, ce qui permet à l'écrou de résister au desserrage dû aux chocs et aux vibrations. Ils sont installés avec la partie conique orientée vers le haut, ce qui en fait des écrous freins unidirectionnels. |
L'écrou à enfoncer en plastique est appliqué à un boulon fileté et serré à la main ou à l'aide d'une clé ou d'un autre outil. Il ne peut être desserré qu'à l'aide d'une clé. Utilisé lorsqu'un assemblage rapide est une priorité. |
Pourquoi utiliser des rondelles avec des écrous et des boulons ?
Pour la même raison que vous les utilisez avec des vis. Techniquement, vous n'avez pas besoin de rondelles pour les écrous et les boulons, mais nous vous recommandons de continuer à les utiliser.
Comment les rondelles fonctionnent-elles avec des boulons ?
Les rondelles répartissent uniformément la charge de l'écrou et protègent la surface que vous fixez contre les dommages. Cela donne également à votre écrou une surface lisse contre laquelle il peut s'appuyer, ce qui permet aux fixations de rester serrées au lieu de se desserrer. Dans certains cas, vous devrez placer la rondelle du côté du boulon, mais uniquement si c'est le boulon qui a besoin d'être tourné.
Comment choisir l'écrou adapté à votre boulon
Les écrous et les boulons s'assemblent grâce à leur filetage. Le plan de cisaillement le plus faible du profil du filetage est celui où une défaillance peut commencer. En d'autres termes, la matière la plus faible détermine la résistance de la connexion. En fait, les écrous et les boulons doivent être fabriqués dans les mêmes alliages. En outre, votre écrou doit également satisfaire ou dépasser la résistance maximale à la traction du boulon, qui est la force de traction que le boulon peut supporter.
Si la sécurité est un aspect essentiel dans votre application, vous devez veiller à ce que votre écrou soit plus solide que votre boulon. Dans ces cas, l'Industrial Fastener Institute (IFI) recommande que votre écrou dépasse de 20 % la résistance à la traction de votre boulon.
Comment connaître la classe d'un boulon
Les classes de boulon indiquent la résistance de votre fixation. Comprendre les classes de boulon est indispensable pour choisir la bonne fixation. Généralement, le marquage d'identification sur les têtes de boulon inclut la classe et la marque du fabricant. Les classes sont indiquées par des tirets en relief ou des chiffres.
Comment les boulons sont-ils classés ? Les principaux systèmes sont :
|
SAE |
Society of Automotive Engineers. Le marquage des têtes de boulon SAE utilise une série de tirets en relief pour indiquer la résistance. Comment identifier les boulons de classe 8 ? Reportez-vous au tableau ci-dessous. |
| Métrique | Les classes de boulons métriques sont connues sous le nom de « classe de propriétés » et sont définis par l'Organisation internationale de normalisation (ISOISO). Ce système utilise deux chiffres séparés par un point exprimé en chiffres en relief ou en creux sur le dessus ou sur le côté de la tête de boulon. Que signifie la classe 8.8 inscrite sur la tête d'un boulon ? Plus le chiffre ISO est élevé, plus le boulon est solide. |
|
ASTM |
L'American Society for Testing and Materials (ASTM) indique les qualités des matières des boulons par la lettre A et trois chiffres sur la tête du boulon. |
Guide des classes de boulons
Examinons quelques classes de boulon courantes. Pour vous aider à comprendre le tableau, vous devez savoir que :
- Les systèmes américains mesurent la résistance en livres par pouce carré (psi).
- Le système métrique utilise des mégapascals (MPa), une unité de mesure en pascals pour la contrainte interne nécessaire à la rupture du boulon.
- La charge d'essai est la limite de la plage d'élasticité du boulon. L'acier est considéré comme une matière « élastique » dans la mesure où il s'étire un tout petit peu lorsque le boulon est serré.
- La limite d'élasticité est la résistance à la traction qui provoquera une déformation permanente.
- La résistance à la traction est la force maximale qu'un boulon peut supporter avant de casser. Prêtez une attention particulière à cette ligne sur n'importe quel tableau de résistance des boulons.
Classes des boulons américains : SAE
| Marquage sur la tête des boulons : | Qualité/Matière/Taille (pouces) | Charge d'essai (psi) | Limite d'élasticité minimale (psi) | Résistance minimale à la traction (psi) |
 |
Classe 2 (sans marquage) Faible résistance Acier à faible ou moyenne teneur en carbone ¼" – ¾" |
55,000 |
57,000 |
74,000 |
 |
Classe 5 Résistance moyenne Acier à teneur moyenne en carbone, trempé et revenu ¼"– 1" |
85,000 |
92,000 |
120,000 |
|
Plus de 1"– 1½" |
74,000 |
81,000 |
105,000 |
|
 |
Classe 8 Haute résistance Acier allié à teneur moyenne en carbone, trempé et revenu ¼" – 1½" |
120,000 |
130,000 |
150,000 |
Classes des boulons américains : ASTM
| Marquage sur la tête des boulons : | Qualité/Matière/Taille (pouces) | Charge d'essai (psi) | Limite d'élasticité minimale (psi) | Résistance minimale à la traction (psi) |
 |
Classe A307 Acier à faible teneur en carbone ¼"– 4" |
— |
— |
60,000 |
 |
Classe A325(type3) Acier au carbone ou acier allié avec ou sans bore ½" –1½" |
85,000 |
92,000 |
120,000 |
 |
Classe A354 BD Acier allié, trempé et revenu ¼" – 4" |
120,000 |
120,000 |
150,000 |
Identification de la classe métrique des boulons
| Recherchez : | Classe/Matière/Taille | Charge d'essai (MPa) |
Limite d'élasticité minimale (MPa) |
Résistance minimale à la traction (MPa) |
 |
Classe 8.8 Acier à teneur moyenne en carbone, trempé et revenu Jusqu'à 16 mm |
580 |
640 |
800 |
|
16 mm à – 72 mm |
600 |
660 |
830 |
|
 |
Classe 10.9 Alloy steel, quenched and tempered 5mm – 100mm |
830 |
940 |
1040 |
 |
Classe 12.9 Alloy steel, quenched and tempered 1.6mm – 100mm |
970 |
1100 |
1220 |
|
Généralement marqué A2 ou A4 |
Inox A2 et A4 alliage avec chrome et nickel Jusqu'à 20 mm |
— |
210 min., 450 standard |
500 min., 700 standard |
Classes de qualité des écrous expliquées
Dans le système métrique, un numéro unique sur un écrou hexagonal indique sa classe de propriétés. Le numéro d'un écrou est d'environ 1/100 de la résistance minimale à la traction en MPa. Un écrou de la classe de propriétés 9 a une résistance à la traction minimale de 900 MPa. Ce chiffre correspond à sa classe de boulon compatible :
Métrique
| Classe de propriétés d'écrous |
5 |
6 |
8 |
9 |
10 |
12 |
| Classe de propriétés correspondante pour les boulons |
5.8 |
6.8 |
8.8 |
9.8 |
10.9 |
12.9 |
Dans le système SAE, vous aurez remarqué dans le tableau ci-dessus qu'un boulon de classe 2 n'a pas besoin d'un marquage, car sa résistance à la traction est faible. Les boulons de classe 5 sont généralement utilisés dans les applications automobiles. Les boulons de classe 8 sont destinés aux applications à usage intensif.
Les écrous ont ce que l'on appelle des « marquages d'horloge ». Dans les exemples ci-dessous, la ligne de circonférence entre la ligne et le point dans un écrou de classe B est de 120˚. Pour un écrou de qualité C, elle est de 60˚. Parfois, les écrous sont sont désignés par les classes 2, 5 et 8 pour correspondre à leurs boulons compatibles.
|
Écrou de classe A (aucun marquage requis) |
Écrou de classe B |
Écrou de classe C |
SAE
| Classe d'écrou |
Classe A |
Classe B |
Classe C |
| Classe de boulon correspondant |
Classe 2 |
Classe 5 |
Classe 8 |
ASTM
ASTM A563 est une spécification de matière standard pour les écrous en alliage de carbone et acier allié pour les boulons utilisés dans les applications structurelles et mécaniques générales. Les marquages de classe des boulons hexagonaux sont les suivants :
|
Pas de marquage – Classe O, A et B |
Classe C |
Classe C3 |
Classe D |
Classe DH |
Classe DH3 |
| Boulons compatibles | |||||
|
A307 et SAE Classe 2 |
A325, A354 et SAE Grade 5 |
SAE Grade 5 |
A325 et SAE Classe 8 |
A325 et SAE Classe 8 |
SAE Classe 8 |
Parties d'un boulon
Connaître l'anatomie d'un boulon vous aidera à choisir ce dont vous avez besoin.
Filetage : les stries hélicoïdales qui s'enroulent autour du corps et s'enclenchent avec l'écrou
Excentrage : le point sur le boulon qui se « trouve à court » de filetage et où commence la tige.
Tige : la partie lisse et non filetée du boulon.
Rayon : la courbe entre la tige et la tête.
Tête : la partie du boulon qu'un outil dynamométrique peut maintenir pour le serrage ou le desserrage.
Longueur de filetage : la longueur de filetage, qui varie en fonction de l'utilisation prévue.
Longueur d'emprise : également appelée longueur de serrage. Doit être inférieure à l'épaisseur totale des matières assemblées.
Longueur nominale : la longueur totale du filetage plus la longueur de l'emprise.
Tailles de boulon
L'American Society of Mechanical Engineers (ASME) a défini les caractéristiques standard des boulons. Les boulons sont disponibles en filetage grossier (UNC) ou filetage fin (UNF). Pour savoir comment dimensionner un boulon, y compris comment mesurer les boulons métriques et les boulons américains standard, vous devez connaître les normes et définitions de filetage, comme illustré ici :
Diamètre extérieur : diamètre du cylindre imaginaire à partir du sommet d'un filetage externethread
Diamètre intérieur : diamètre d'un cylindre imaginaire à partir de la rainure du filetage
Crête : partie proéminente du filetagethread
Racine: fond de la rainure entre les deux surfaces encadrant le filetage
Flancs : côtés droits qui relient la crête et la racine
Angle de filetage : angle entre les flancsflanks
Pas : distance, mesurée parallèlement à son axe, entre des points correspondants sur des surfaces adjacentessurfaces
Comment mesurer la longueur de boulon
Si la tête du boulon doit se situer au-dessus de la surface sur laquelle il est installé, mesurez la longueur nominale. Si la tête du boulon est fraisée, c'est-à-dire qu'elle sera affleurante à la surface, mesurez alors du haut de la tête à l'extrémité du boulon.
Comment trouver la taille de filetage d'un boulon
Utilisez les équations suivantes pour calculer les dimensions des filetages unifiés en pouces – dnom est le diamètre nominal en pouces et TPI est le nombre de filets par pouce.
| Équation, unités américaines [po] |
Source |
|
| Diamètre intérieur |
dm.ext = dnom − 1.299038/TPI |
|
| Diamètre de pas |
dp.ext = dnom − 0.64951905/TPI |
ASME B1.1, Section 10.1p |
| Valeur nominale Area |  |
N/A |
| Zone de résistance à la traction |  |
ASME B1.1, annexe B |
|
Zone intérieure |
 |
N/A |
Longueur de filetage de boulon
Pour trouver la longueur des filetages de boulon machine, utilisez l'équation ci-dessous, où L correspond à la longueur totale du boulon et dnom au diamètre nominal du boulon. Selon ASME B18.2.1, la longueur nominale du filetage des boulons de la série en pouces peut être déterminée par l'équation ci-dessous :
Dimensions des écrous hexagonaux
Les équations suivantes peuvent être utilisées pour calculer les dimensions de filetage interne pour les filetages unifiés en pouces. Remarque : dnom est le diamètre nominal en pouces et TPI est le nombre de filets par pouce.
| Équation, unités américaines [po] |
Source |
|
| Diamètre intérieur |
dm.int = dnom − 1.08253175/TPI |
ASME B1.1, Section 10.1s |
| Diamètre de pas |
dp.int = dnom − 0.64951905/TPI |
ASME B1.1, Section 8.3 |
Dimensions des boulons et écrous métriques
Dimensions de filetage de boulon
Les équations suivantes peuvent être utilisées pour calculer les dimensions des filetages métriques ISO. Le profil de filetage est basé sur un paramètre H, qui est la hauteur du triangle fondamental. La valeur de H est liée au pas du filetage, P, selon l'équation suivante :
Ci-dessous, dnom est le diamètre nominal en millimètres et P est le pas de filetage en millimètres.
| Équation, unités métriques [mm] |
Source |
|
| Diamètre intérieur |
dm.ext = dnom − 1.226869P |
|
| Diamètre de pas |
dp.ext = dnom − 0.75H = dnom − 0.64951905P |
|
| Valeur nominale Area | |
N/A |
| Zone de résistance à la traction |  |
ASME B1.13M, annexe B |
| Zone intérieure (cisaillement Area) |
|
N/A |
Longueur de filetage de boulon
Selon ASME B18.2.3.1M, tableau 7, « Longueurs de filetage », la longueur nominale de filetage des boulons métriques peut être déterminée par l'équation ci-dessous, où L correspond à la longueur totale du boulon et dnom au diamètre nominal du boulon.
Dimensions du filetage interne de l'écrou hexagonal
Les équations suivantes peuvent être utilisées pour calculer les dimensions de filetage interne pour les filetages métriques ISO où dnom correspond au diamètre nominal en millimètres et P au pas de filetage en millimètres.
| Équation, unités métriques [mm] |
Source |
|
| Diamètre intérieur |
dm.int = dnom − 1.25H = dnom − 1.08253175P |
|
| Diamètre de pas |
dp.int = dnom − 0.75H = dnom − 0.64951905P |
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