Quels types de fixations utilisent-elles dans la fabrication et comment choisir la bonne ?

Types de fixations 

Savez-vous comment sont formées des structures et des assemblages mécaniques complexes, garantissant des joints robustes et une grande fiabilité ? Les fixations sont des éléments clés permettant d'assembler plusieurs pièces mécaniques en un seul système ou produit. Il s'agit de minuscules composants de quincaillerie qui se déclinent en différentes versions : écrous, boulons, vis, goupilles, etc.

L'utilisation des fixations s'étend des simples objets ménagers aux systèmes d'ingénierie complexes tels que les aéronefs, l'électronique, les éléments architecturaux et les moteurs automobiles. Comprendre la forme, l'installation, les fonctions et les applications privilégiées des différentes fixations vous aide à choisir le type de fixation adapté à vos besoins. Examinons les différents types de fixations et les facteurs à prendre en compte lors de leur choix. 

Commençons. 

Qu'est-ce qu'une fixation ?

Exemple de fixation

A attache Il s'agit d'un composant matériel essentiel utilisé dans les grands assemblages pour joindre deux ou plusieurs composants individuels, notamment pour les pièces de tôlerie dans tous les secteurs industriels. Outre la sécurité des joints, ces composants contribuent à une meilleure répartition des charges, un positionnement précis des pièces, une stabilité structurelle accrue, une résistance à la pression et une réduction des vibrations.

La taille d'une fixation peut varier d'un millimètre à quelques centimètres. Il s'agit de petits éléments mécaniques qui permettent d'assembler solidement des pièces plus grandes. Les fixations comme les écrous et les boulons créent des assemblages amovibles, tandis que d'autres réalisent des assemblages permanents et ne permettent pas de démonter les pièces une fois installées.  

Il existe différents types de fixations, notamment les fixations filetées, les rivets, les goupilles mécaniques et les rondelles. Les sections suivantes détailleront brièvement ces différents types de fixations.

Attaches filetées

Fixations filetées Ils sont disponibles avec des surfaces filetées internes, externes ou les deux. Ils assurent une liaison solide avec leur paire de fixation correspondante.  Les vis, les écrous, les boulons et les goujons sont les types de fixations filetées les plus couramment utilisés dans la fabrication. Examinons-les brièvement plus en détail.

Fixations à vis 

Fixations à vis

Ce sont les filetages les plus courants, dotés de rainures hélicoïdales (ou autres) en surface, semblables à celles d'un clou. Ils permettent de fixer solidement deux pièces métalliques en les insérant dans un trou fileté transversal à l'aide d'une visseuse électrique. 

Les vis de fixation peuvent également être autotaraudeuses et filetées. Lorsqu'on insère et qu'on visse la vis dans le trou correspondant, elle s'emboîte parfaitement et assemble la pièce en créant un filetage femelle. 

• Vis à tôle : Vis pointues et acérées utilisées pour les tôles fines ou les matières plastiques. 
• Vis à bois : Ce sont des vis à bois robustes à gros filetage et à tête hexagonale. Les tire-fonds conviennent aux travaux de menuiserie intensive et à la fixation de structures.
• Vis à tête cylindrique : Ces vis sont dotées de têtes surdimensionnées pour un serrage robuste dans les assemblages de machines lourdes. 

Fixations à écrou 

Écrous de fixation 

Les écrous permettent d'assembler des composants mécaniques sans filetage interne. Ce sont en revanche de petits éléments de fixation dotés d'un filetage interne, fonctionnant comme des boulons. Ils présentent le même diamètre et le même schéma de filetage que les boulons correspondants. 

Il suffit de percer un trou de taille compatible avec les écrous sur la pièce à usiner, puis d'insérer le boulon et de fixer les composants en vissant l'écrou pour obtenir un assemblage solide et flexible.

Voici quelques variantes typiques de noix :

• Écrous hexagonaux : Ces pièces se caractérisent par leur forme hexagonale et s'emboîtent avec le boulon ayant une géométrie similaire. 
• Écrous à capuchon/à couronne : Comme leur nom l'indique, les écrous à capuchon servent à recouvrir l'extrémité du boulon. 
• Écrous à souder : Ces pièces sont soudées d'un côté du joint pour former une liaison permanente, généralement utilisées pour les boulons longs et les zones difficiles d'accès. 

Fixations par boulons 

Fixations à boulons 

Ce qui distingue les boulons des vis, c'est qu'ils nécessitent des écrous correspondants pour assembler les pièces. Ces écrous sont des filetages mâles à tête ronde ou plate et peuvent être serrés sans visseuse électrique. Les boulons sont utiles pour les assemblages simples comme pour les applications complexes. Ils supportent des charges élevées et offrent une excellente résistance mécanique. Les écrous et les boulons sont disponibles dans différentes tailles métriques standard, telles que M6, M8, M10, etc., allant généralement de M1.8 à M25. Cependant, il est également possible de fabriquer des boulons sur mesure. boulons personnalisés avec la taille dont vous avez besoin pour des travaux spécifiques. 

De plus, il existe différentes types de boulons disponibles sur le marché, notamment des boulons hexagonaux, des boulons à tête carrée, des boulons à double extrémité, des boulons en U et des boulons à œil. 

Attaches de goujon

fixations à goujons

Un goujon est un élément de fixation fileté sans tête, comportant un ou deux filetages sur sa tige. Au lieu d'une tête, il s'insère et se fixe dans les composants grâce à son filetage à double extrémité. Si le goujon n'est fileté que d'un seul côté, un boulon est nécessaire de l'autre côté pour une fixation sûre.

Ces goujons sont adaptés à une répartition uniforme de la charge et à un alignement précis des composants assemblés. Ils offrent d'excellentes performances sous fortes vibrations et contraintes mécaniques. L'utilisation courante de goujons est évidente dans les assemblages de blocs-moteurs, les systèmes de tuyauterie et les machines lourdes.

• Goujons à double extrémité : Ceux qui possèdent des sections filetées aux deux extrémités.
• Goujons à filetage complet : Des goujons avec filetage sur toute la longueur de la tige.
• Goujons de bride : Ceux qui présentent des bords chanfreinés et un corps entièrement fileté. 
• Goujons hexagonaux :  Goujons filetés aux deux extrémités avec un hexagone au milieu. 

Le tableau ci-dessous récapitule les différences entre les différents types de fixations filetées :

Rivets ou fixations non filetées 

Types de rivets

Les rivets sont un type de fixation permettant de réaliser des assemblages solides et fiables sans filetage interne ni externe. Ce sont de simples tiges pleines et lisses, munies d'une tête et d'une queue à chaque extrémité. Les rivets forment des joints permanents, ce qui se fait en insérant le rivet dans un trou et en déformant sa queue, généralement d'environ 1.5 fois le diamètre du rivet. 

Il existe plusieurs types de rivets, notamment les rivets pleins, les rivets aveugles, les rivets tubulaires et les rivets spécialisés/sur mesure. 

Rivets solides

Les rivets les plus courants ont une conception simple. Une tige pleine, chauffée à une extrémité, est insérée dans un trou, puis son extrémité est déformée pour assembler deux pièces. Ils sont utilisés dans la mécanique, la construction, l'automobile et sont reconnus pour leur fiabilité. attaches aérospatiales. 

Rivets aveugles 

Les rivets aveugles, aussi appelés rivets pop, permettent d'assembler deux ou plusieurs pièces lorsqu'un seul côté est accessible. Ils se composent d'un corps et d'une tige de rivetage qui, en traversant le corps, dilate le rivet et crée un assemblage solide. Légers, les rivets aveugles sont couramment utilisés dans la construction, l'électronique, l'aérospatiale, l'automobile et d'autres assemblages industriels. 

Rivets tubulaires 

La structure tubulaire creuse de ces rivets facilite leur installation et réduit la force de déformation. Généralement, l'extrémité libre est évasée vers l'extérieur pour une fixation sécurisée. Les rivets tubulaires sont utilisés dans les conduits de CVC, l'électronique, les luminaires et d'autres applications légères.

Rivets spécialisés/sur mesure

Ces rivets sont fabriqués sur mesure pour répondre à des besoins spécifiques. Ils peuvent présenter une forme annulaire, en éventail ou toute autre géométrie personnalisée selon les exigences. 

Rivets multi-grip

Il s'agit d'une variante de rivet aveugle à prise étendue ; ils peuvent se déployer en plusieurs plis lors de la pose. De ce fait, les rivets à prise multiple sont idéaux pour assembler des pièces d'épaisseurs différentes. Lorsque la tige est retirée du corps, ce dernier se comprime et se dilate pour compenser la différence d'épaisseur. 

Le tableau ci-dessous récapitule les différences entre les différents types de fixations non filetées :

Fixations mécaniques à goupille 

goupilles mécaniques

Il s'agit d'un autre type de fixations non filetées de forme cylindrique. Les goupilles mécaniques sont utiles pour aligner, positionner, maintenir et fixer plusieurs composants. Elles transmettent efficacement les efforts de cisaillement au sein de l'assemblage.

Ces types de fixations conviennent aux assemblages temporaires et peuvent être démontés à tout moment. Contrairement aux rivets ou aux boulons, leur installation repose sur l'insertion dans le trou, des clips de verrouillage, la friction, l'action d'un ressort et un mécanisme de déformation extensible. 

Examinons maintenant les types courants de goupilles mécaniques utilisées dans les assemblages mécaniques :

• Goupilles ou chevilles cylindriques : Ce sont de simples goupilles cylindriques qui permettent de positionner des composants en les insérant dans des trous correspondants. Les goujons sont utilisés dans la fabrication de machines, d'outillages et pour l'assemblage de divers articles industriels. 
• Goupilles élastiques : Également appelées goupilles élastiques, elles comportent un trou enroulé à une extrémité, dont le diamètre est inférieur à celui du corps de la goupille. Une fois insérées, elles assurent un maintien ferme par expansion. 
• Goupilles fendues : Également appelées épingles fendues, en forme de U ou épingles à cheveux, ces épingles sont constituées d'une boucle à la base et de branches qui s'étendent. Une fois insérées dans un trou, elles nécessitent une fixation ou une goupille supplémentaire pour sécuriser l'articulation. 
• Goupilles élastiques : Il s'agit de goupilles élastiques spécifiques, fabriquées à partir d'une bande enroulée et comprimée dans un trou pour un maintien optimal. Flexibles, elles offrent une bonne absorption des chocs. 

Laveuses mécaniques 

laveuses mécaniques 

Bien que les rondelles ne soient pas à proprement parler des fixations, elles sont utilisées conjointement avec les boulons et les écrous. Ces éléments fins en forme de disque sont positionnés sous l'écrou ou le boulon et la surface de joint. 

Les rondelles sont utiles pour répartir la charge et prévenir l'usure de la surface de joint. Elles évitent également les dommages éventuels lors du serrage et empêchent le desserrage après l'installation.

La liste ci-dessous présente les types courants de laveuses mécaniques :

• Rondelles plates ou simples : Une rondelle simple et courante, fine et plate, percée d'un trou au centre. Elle sert également d'entretoise entre la surface de contact et la fixation. 
• Rondelles élastiques : Ces rondelles sont généralement de forme hélicoïdale ou conique et présentent une bonne flexibilité axiale. Les rondelles élastiques permettent d'empêcher le desserrage et de supporter les charges dynamiques et les vibrations.
• Rondelles de blocage : Comme leur nom l'indique, les rondelles frein maintiennent la position des fixations sous fortes charges et vibrations. Elles peuvent être utilisées pour le blocage hélicoïdal, le blocage par denture et le blocage par coin.

Fixations pour clous 

fixations à clous

On confond souvent les clous et les vis. La différence réside dans le fait que les clous ne possèdent pas de filetage hélicoïdal ; leur fixation repose entièrement sur la compression et le frottement. Leur tête est conçue pour être ronde ou plate afin d'appliquer cette compression. 

On utilise généralement des clous pour les pièces en métal tendre, principalement le bois et les tôles fines. Par ailleurs, un cloueur pneumatique permet de poser plusieurs clous simultanément, ce qui réduit considérablement le temps d'installation. 

• Clous ultra-résistants : Ces outils sont utilisés dans le secteur de la construction et pour les engins lourds. Leur tige épaisse leur confère la robustesse nécessaire.  
• Brad Nails : Ce sont des clous très fins, spécialement conçus pour les travaux de finition et de panneaux. 
• Clou de roffing : De longueur plus courte, avec une tête plate (ou annulaire), et utilisée pour les applications de toiture. 

Quels matériaux sont utilisés pour les fixations ? 

Le premier critère de choix du matériau des fixations est le type de matériau des pièces sur lesquelles les fixations seront utilisées, suivi des exigences de l'application.  L'acier, l'acier inoxydable et l'aluminium sont les matériaux couramment utilisés pour cela.

De plus, les fixations sont également revêtues d'un matériau secondaire afin d'améliorer leur résistance à la corrosion, leur finition et leur aspect esthétique. Certains revêtements améliorent également leurs propriétés physiques, mécaniques et électriques. Les revêtements de fixation courants sont le revêtement en zinc jaune, le chromage, le nickelage, l'électroplacage et le revêtement en phosphate gris.

Considérations relatives au choix du type de fixations approprié 

Face à la diversité des fixations mécaniques, le choix de la fixation la plus adaptée à votre application pour une résistance et une fiabilité optimales de l'assemblage peut s'avérer complexe. Aucune fixation ne peut convenir à toutes les situations ; le choix dépend de plusieurs facteurs.

Pour choisir le type de fixation le mieux adapté à votre usage, vous devez tenir compte des facteurs suivants. Examinons brièvement les principaux points à considérer.

Utilisation finale ou application prévue

Commencez par définir les exigences de vos applications. Par exemple : résistance d’assemblage souhaitée, assemblages démontables ou non, capacité de charge, compatibilité requise et conditions d’utilisation. Le type de fixation choisi doit répondre à toutes ces exigences. 

Type d'ouvrage 

Ensuite, tenez compte du matériau des pièces à assembler. Les éléments de fixation doivent être compatibles avec le matériau des fixations. Par exemple, choisissez des fixations métalliques pour assembler des pièces métalliques individuelles. Il est souvent recommandé d'utiliser un matériau de fixation identique ou légèrement plus résistant.

Environnement opérationnel 

Tenez compte de l'environnement d'utilisation des composants assemblés ou des systèmes qui y seront intégrés. Les fixations en acier inoxydable zingué sont idéales pour les environnements corrosifs. L'aluminium peut être une bonne option pour les composants légers exposés à la chaleur, etc.

Esthétique souhaitée

Outre les facteurs liés à la fonctionnalité et à la performance, tenez également compte de l'esthétique recherchée. C'est particulièrement important pour les éléments décoratifs, architecturaux et le mobilier. Choisissez donc avec soin la fixation qui offre de bonnes performances sans altérer l'aspect esthétique. 

Méthode d'installation 

Tenez compte des méthodes et équipements de fixation disponibles lors du choix du type de fixation approprié. Par exemple, vous aurez besoin de visseuses électriques pour installer les vis, d'une riveteuse pour le rivetage, etc.

Processus de fabrication des fixations

Si vous créez des fixations sur mesure, tenez également compte des méthodes de fabrication disponibles pour les produire, comme Usinage CNCLe tournage et l'usinage de vis suisses vous permettent de fabriquer des fixations conformes aux spécifications requises.

Conception et normalisation des filetages pour fixations

Exemple de conception de filetage

Différentes normes sont utilisées pour la conception des filetages afin d'uniformiser la fabrication à l'échelle mondiale. Ces normes et dimensions permettent aux fabricants et aux acheteurs de choisir le type de fixation approprié. Les normes les plus courantes sont le système métrique, l'ISO, l'UNC et l'UNF. 

Examinons maintenant le rôle de la géométrie et du tolérancement du filetage dans la conception des filetages.

Géométrie du fil

Il convient tout d'abord de définir la géométrie du filetage, notamment sa longueur, son pas, sa profondeur, son angle (angle en V) et les tolérances souhaitées. Un filetage à pas fin supporte des charges de traction plus élevées et minimise le risque de desserrage. Par ailleurs, les paramètres de conception varient en fonction du diamètre de la tige. 

Voici un exemple de la manière dont vous pouvez choisir différentes variables de conception lors de la conception des filetages. 

Tolérancement des filetages 

Si vous utilisez le système métrique, tenez compte de la combinaison de la nuance et de la position. Vous pouvez vous référer aux classes de tolérance telles que 6g/6H. En revanche, pour le système unifié, référez-vous aux classes telles que 2A/2B. Le tolérancement est essentiel car il influence directement la qualité d'ajustement et l'intégrité structurelle des assemblages mécaniques.

résumer

Les fixations mécaniques sont des composants essentiels des assemblages. Elles permettent d'assembler solidement les tôles, les pièces moulées et les pièces usinées. Différents types de fixations sont disponibles selon les exigences de votre application. Cependant, la fabrication de fixations compatibles et fiables pour toute application requiert un équipement de pointe et une expertise humaine pointue. 

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Les Questions

Quels sont les cinq types de fixations de base ?

Les principaux types de fixations sont les vis, les boulons, les écrous, les rondelles et les rivets. Les écrous et les boulons sont des fixations filetées, les rivets sont non filetés, tandis que les rondelles répartissent la charge et empêchent le desserrage.

De quel type de fixation avez-vous réellement besoin ?

Le rôle principal d'une fixation est d'assembler et de positionner mécaniquement des composants, de transmettre des charges et de maintenir l'alignement. Certains types de fixations permettent également un démontage si nécessaire.

Quel type d'assemblage peut créer une fixation filetée ?

Les fixations permettent de réaliser des assemblages permanents ou temporaires. Les vis et les boulons avec écrous créent des assemblages amovibles, tandis que les rivets forment des joints permanents.