Personnalisé fixations cnc Les assemblages métalliques offrent des caractéristiques essentielles de résistance et de stabilité à de nombreuses applications techniques. Dans notre vie quotidienne, nous pouvons difficilement imaginer combien de structures, de machines et de produits seraient peu sûrs et peu fiables si leurs connexions n'étaient pas sûres et durables.
Largement utilisées dans les industries d'aujourd'hui, les fixations personnalisées permettent de maintenir ensemble tout ce qui va des appareils électriques aux gros équipements. Les fixations filetées fonctionnent en serrant étroitement les pièces ensemble. La compression voulue est due à la capacité d'une vis à s'étirer, car elle fournit alors une force de serrage puissante. Les industries utilisent des vis et des boulons filetés depuis l'Antiquité, et la demande pour ces derniers n'a fait qu'augmenter. Continuez à lire pour découvrir comment ces composants apparemment insignifiants ont trouvé leur utilité dans de nombreux domaines différents.
Pourquoi les fixations filetées sont-elles les plus souvent utilisées ?
Adaptabilité des fixations filetées
Les fixations filetées se sont adaptées pour répondre aux dernières exigences techniques. Il existe aujourd'hui de nombreux choix sur le marché. Les spécialistes des fixations affirment que 95 % des problèmes surviennent en raison d'un type de fixation inapproprié ou de son application. La résistance et la durabilité d'une fixation dépendent de trois aspects : la conception, le matériau et le revêtement.
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Composants d'une fixation filetée
Les composants de fixation filetés typiques comprennent :
Tête biseautée :
Fixation filetée biseautée
Ces têtes sont dotées de bords, généralement biseautés, pour éviter les angles vifs qui peuvent causer des dommages. Ces angles permettent à une clé ou à une douille de s'insérer plus correctement dans les écrous et les boulons serrés ou desserrés.
Méplats de clé
Les méplats de clé sont les surfaces planes prévues sur la tête de l'élément de fixation. Ces surfaces permettent à une clé ou à une douille d'avoir un support ferme, en vue de la réalisation du couple de serrage adéquat lors de la fixation.
Surface de la rondelle porteuse
La surface de la rondelle permet un contact direct avec la tête, ce qui maintient la tension sur une surface plus large. Elle empêche les bords de l'attache de couper la surface sur laquelle elle appuie.
Bordure arrondie
Un bord arrondi est utilisé et moulé juste en dessous de la tête de fixation pour éviter l'usure et fournir de la puissance. Cette zone de transition incurvée réduit la contrainte et aide à relier la tête à la tige.
Section de tige lisse
La section de tige lisse est un point critique de mesure du diamètre de la fixation. Cette section est dépourvue de tout filetage et peut être alignée avec les trous percés lors de sa fixation.
Zone de transition du fil
Entre la tige et la partie filetée se trouve une zone de transition qui assure une légère transition entre la zone non filetée et la zone filetée afin de minimiser la concentration des contraintes.
Longueur de la section filetée
La longueur de la section filetée indique la longueur de la partie de la fixation qui comporte des filetages externes. Sa longueur dépend également de l'application et des schémas de charge attendus de la balustrade.
Point d'entrée conique
Le point d'entrée du filetage est conique, ce qui facilite l'alignement avec les filetages internes et permet ainsi aux filetages externes de s'engager facilement. Cette caractéristique est utile pour éviter le filetage croisé et facilite l'assemblage.
Comment fonctionnent les fixations filetées : mécanismes clés expliqués
Mécanisme des attaches filetées
Une fixation filetée est un assemblage de matériaux à travers une crête hélicoïdale sur un arbre cylindrique pour maintenir fermement des pièces ou des composants. processus de fabrication des éléments de fixation transforme le couple de rotation en une force linéaire stable entre les matériaux avec une bonne tension. Tout filetage situé à l'extérieur du corps, comme les boulons, est mâle tandis que ceux situés à l'intérieur, comme les écrous, sont femelles. Les filetages internes et externes contrôlent la contrainte de cisaillement et la tension des matériaux assemblés.
Utilisations des vis dans différents secteurs
Application de fixations industrielles
Les fixations fabriquées présentent une bonne capacité de tension pour résister à la tension ou à la traction et sont résistantes au mouvement. Ces qualités les rendent adaptées aux joints non permanents sur toutes sortes de matériaux. Aérospatiale, construction, agriculture et attaches automobiles sont spécifiquement nécessaires pour une performance optimale des composants comme prévu.
Types de fixations filetées pour diverses applications
Différents fils de conception
Les rivets filetés modernes sont fabriqués en plusieurs variantes pour répondre à certaines exigences en matière d'assemblage de matériaux. Lors du choix des goujons filetés, il est possible de choisir leur type de tête, le nombre de filets et la dureté du matériau, qui sont des facteurs déterminants pour atteindre certaines performances.
Les principaux types de fixations filetées comprennent :
- Écrous filetés – Un élément de fixation doté d'un trou fileté pour le filetage opposé d'un boulon, sous de nombreuses formes, pour serrer fermement les matériaux.
- Boulons filetés – Les éléments de fixation à filetage mâle externe utilisés pour joindre des structures impliquant une pièce filetée femelle ou un écrou.
- Vis filetées – Bien que souvent fournies avec un filetage d’écrou, les vis sont autotaraudeuses et conviennent à pratiquement toutes les tailles ou formes de matériaux directs.
- Rondelles filetées – Ils aident à répartir les charges sur les surfaces pour éviter les dommages et stabiliser lors du serrage des vis, des boulons ou des écrous.
Ces types de fixations ci-dessus ont différents sous-types, notamment les boulons hexagonaux, les vis mécaniques, les fixations en tôle, etc. Ces fixations peuvent être achetées dans différents matériaux et qualités pour correspondre à des utilisations particulières.
Vis et boulons à usage spécial
Les fixations hautes performances sont utilisées dans les applications qui nécessitent une résistance plus élevée, une meilleure résistance à la corrosion ou une géométrie différente. Parfois, une fixation standard ne suffit pas et les fabricants peuvent créer des fixations filetées sur mesure. Citons par exemple les boulons d'ancrage utilisés pour relier l'acier de construction aux fondations en béton, et les supports de tuyaux ou les chemins de câbles utilisés pour soutenir des équipements industriels très lourds.
Les vis sont similaires aux boulons mais ont généralement des têtes différentes. En général, elles sont utilisées dans les situations où le joint principal reçoit une charge importante. Les fixations peuvent souvent être personnalisées en termes de poids, de résistance et de coût. De plus, l'utilisation de fixations en plastique continue également de croître, en particulier dans l'électronique, car elles rendent le montage et le démontage pour les travaux de réparation très pratiques.
Notations et spécifications des fixations filetées – Un guide de base
Les fixations filetées portent généralement une marque codée ou notée sur le produit en question. Elle fournit des informations cruciales qui vous aideront à choisir la fixation adaptée au travail à effectuer.
Les notations des éléments de fixation précisent :
- Type d'entraînement – Décrit le type d'outil ou de tournevis requis pour l'installation. Les types courants de vis d'entraînement sont les vis cruciformes, les vis à six pans creux, les vis carrées et les vis en étoile destinées à des utilisations spécifiques uniquement.
- Forme de la tête – Affiche l’apparence de la tête de l’élément de fixation ; elle peut être plate, ronde, cylindrique, hexagonale, ovale, etc., selon la conception requise.
- Matériel - l'un des choix les plus cruciaux qui affectent la résistance d'une fixation. Ceux-ci varient de l'acier à haute résistance idéal pour supporter les charges aux alliages plus légers et aux plastiques pour d'autres utilisations qui ne nécessitent pas beaucoup de résistance.
- La mesure - Les notations peuvent être le diamètre, le nombre de filetages et la longueur. Les fixations américaines ont tendance à utiliser des dimensions en pouces, tandis que les systèmes métriques sont utilisés dans le monde entier avec des dimensions données en millimètres.
Les informations préliminaires sur une fixation sont obtenues à partir des notations écrites dessus pour faire correspondre le composant avec l'exigence d'application pour être fiable et performant.
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Comprendre les exigences de force de serrage dans les fixations filetées
Pour garantir la résistance mécanique, la force de serrage d'une fixation doit être supérieure à la charge maximale appliquée dans les conditions pratiques. Cette force critique permet de limiter l'allongement de la fixation à son allongement d'installation. Une déformation élastique ou même une rupture par fatigue de l'assemblage peuvent se produire si cet allongement est dépassé.
Chaque fixation est marquée avec la force de serrage maximale que cette fixation filetée particulière est capable de fournir. La valeur nominale prévue est établie en dessous de la limite d'élasticité, préservant ainsi l'intégrité de la fixation lorsqu'elle est à nouveau desserrée et resserrée. Le respect de ces dimensions garantit que les dommages sont évités et que le cycle de vie de la fixation et de l'assemblage est amélioré.
Pourquoi les spécifications de couple sont-elles utilisées plutôt que la force de serrage directe ?
Intensificateurs de serrage
Dans les applications pratiques, par exemple sur une chaîne de montage, il est difficile de mesurer directement la force de serrage. Cependant, les spécifications de couple sont appliquées comme une approche indirecte pour garantir l'application d'une force de serrage suffisante. Le couple est défini comme la force de rotation appliquée à la fixation et est beaucoup plus facile à quantifier que la force de serrage, en particulier sur les lignes de production à haute intensité.
Pour chaque assemblage fileté, le couple appliqué correspond à la force de serrage réelle. Cependant, il ne s'agit pas d'une fonction linéaire et dépend du matériau des fixations, du pas et du diamètre du filetage, etc. Par conséquent, il est possible d'obtenir le même niveau de couple et une force de serrage différente dans le plan de serrage. L'ingénieur concepteur doit décider du couple approprié qui offre à chaque fois la force de serrage requise.
Facteurs affectant la relation entre le couple et la force de serrage dans les fixations filetées
L'interaction entre le couple et la force de serrage dépend de plusieurs facteurs de conception. Les facteurs clés sont les suivants :
- Composition du matériau – Les matériaux de l'élément de fixation et de la pièce assemblée affectent la conversion du couple en force de serrage.
- Pas et diamètre du filetage – Lorsqu'un filetage est plus fin, il suffit d'un petit tour pour obtenir la force de serrage requise, mais lorsque le diamètre du filetage est grand, il faudra plus de tours pour obtenir la même force de serrage.
- Lubrification et friction – La lubrification ou le frottement différentiel peuvent modifier la proportion de couple dans la force de serrage.
La connaissance de ces éléments permet aux ingénieurs d'obtenir les spécifications de couple appropriées pour une fixation qui fournira la force de serrage appropriée pour diverses applications en matière de fiabilité et de sécurité.
Fixations filetées et non filetées : avantages et inconvénients
Le choix d'utiliser des fixations filetées ou non filetées détermine grandement la résistance et la flexibilité du projet. Les boulons et les vis sont un autre type de fixations filetées et ont des filetages hélicoïdaux qui jouent un rôle dans l'assemblage des matériaux. Les fixations non filetées comprennent des broches et des clips qui ne relient pas les composants de la même manière que les fixations filetées.
Voici une comparaison des avantages et des inconvénients de chaque type de structure.
Avantages des fixations filetées
Attaches filetées
Les fixations filetées offrent une force de serrage élevée et sont généralement fiables. Elles sont utilisées lorsque des connexions sûres et à long terme sont nécessaires. Elles peuvent également être réglées rapidement, ce qui facilite l'alignement et le resserrage.
De plus, ces fixations sont proposées en plusieurs tailles, qui sont constituées de différents matériaux, ce qui augmente la possibilité d'utilisation dans n'importe quel projet. À des fins d'entretien, les options filetées se retirent et se réinstallent facilement sans affecter les composants. De plus, les composés de blocage des filetages aident à empêcher les vibrations de provoquer le desserrage des pièces et leur chute.
L'utilisation de fixations filetées est encore plus compliquée, surtout lorsque le travail nécessite du temps dans le cadre d'un projet de grande envergure. Si les précautions appropriées ne sont pas prises lors de l'installation, le filetage croisé présente un risque d'endommager les filetages et les matériaux. Les fixations filetées spéciales sont généralement plus chères que les fixations standard, ce qui peut constituer un défi pour le financement des projets.
Avantages des fixations non filetées
Attaches non filetées
Les fixations non filetées sont plus faciles à utiliser dans les installations pour un travail rapide ou une utilisation répétée. Elles sont faciles à obtenir, faciles à utiliser sans beaucoup de préparation et sont normalement choisies pour le bricolage ou une utilisation moins complexe. Les fixations moins chères sans filetage sont moins chères mais toujours performantes. Ces modèles sont discrets, ils n'ont donc pas de grandes projections de surface, ce qui les rend adaptés aux applications qui nécessitent une surface plane.
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Limitations des fixations sans vis
Les fixations non filetées n'offrent généralement qu'une force de serrage limitée, qui peut s'avérer insuffisante pour les applications nécessitant une force importante. Un autre problème est la flexibilité : le retrait ou le changement de types de fixations non filetées peut également être plus problématique une fois incorporées. Néanmoins, tous les matériaux ou applications de la construction et de l'ingénierie ne peuvent pas se permettre d'utiliser des fixations non filetées lorsque les structures nécessitent une résistance élevée.
Les fixations appropriées dépendent des besoins du projet. Les boulons et les vis sont très résistants et variés, mais peuvent être excessifs pour les travaux légers. Les fixations non filetées sont moins chères et peuvent être facilement fixées, mais la puissance de fixation et la flexibilité des fixations filetées ne peuvent être comparées. Ainsi, en fonction des besoins de l'utilisateur, il est possible d'appliquer les deux types de manière complémentaire pour obtenir des résultats optimaux.
Fixations filetées : principes de base essentiels
La fixation mécanique nécessiterait des vis, des boulons et des écrous, car ceux-ci fournissent une attache dotée d'une force solide, détachable et réversible et pouvant être réutilisable.
Dimensions principales des filetages (système anglais)
Lors de la définition d'un filetage, le système anglais prend en compte plusieurs spécifications pour garantir la compatibilité, la résistance et l'ajustement :
- Formulaire de discussion – désigne l'aspect du filetage ou la forme transversale du filetage. Les filetages ont été conçus selon diverses spécifications au fil des ans et les premiers types comprenaient le filetage Sharp-V, les filetages actuellement généralement utilisés comprennent les filetages American National et Unified.
- Série de fils – La série de fils indique le nombre de fils par pouce (TPI) et ces fils sont classés en fonction de leur grossièreté comme fine, moyenne, grossière et extra fine.
- Diamètre majeur – La plus grande dimension du filetage donne la taille et la force de la fixation. Le diamètre est nécessaire pour vérifier le bon ajustement du filetage entre les filetages internes et externes.
- Classe d'ajustement : Les filetages sont classés selon les classes d'ajustement : Classe 1 (plus lâche), Classe 2 et Classe 3 (ensemble). La classe 1 est conçue pour un ajustement libre pour un assemblage rapide, la classe 2 pour un ajustement commercial et la classe 3 pour un ajustement forcé pour des applications de haute précision.
- Fils par pouce (TPI) : La mesure explique la densité des filets présents sur toute la longueur de la fixation. Des valeurs TPI plus élevées se réfèrent au nombre de filets par pouce, ce qui signifie des filets fins et donc un serrage progressif.
Types de formes de filetage
Types de fils
Différents types de formes de filetage sont établis pour répondre aux besoins d'application uniques :
- Fil unifié : Utilisé aujourd'hui aux États-Unis, au Canada et au Royaume-Uni, il offre la bonne combinaison de rigidité et de capacité d'assemblage.
- Filetage métrique : Le filetage métrique est similaire à l'Unified dans son apparence mais mesuré en millimètres pour être utilisé partout dans le monde.
- Filetages carrés, acmés et à contreforts : Ces filetages sont le plus souvent utilisés dans les composants de transmission de puissance, tels que les engrenages et les vis mères dans lesquels la résistance et la durabilité sont essentielles.
- Filetage des articulations : Ces pièces sont généralement découpées sur des tôles ou des pièces moulées et sont relativement grossières et utilisées lorsque la précision n'est pas une préoccupation majeure. Les exemples courants incluent : les capsules de bouteilles et les douilles d'ampoules, etc.
Séries de fils et leurs utilisations
Chaque série de filetages répond à un objectif spécifique en fonction des exigences d'assemblage prévues :
- Filetage grossier (UNC) : Les filetages grossiers sont particulièrement adaptés aux industries où des matériaux d'usage courant tels que le plastique et la fonte sont utilisés et où un assemblage rapide et facile est nécessaire.
- Filetage fin (UNF) : Les fils fins offrent une meilleure force de serrage, ce qui est crucial dans les automobiles et l'aviation où une force élevée est nécessaire.
- Filetages extra-fins (UNEF) : Applicables dans les petites zones où les personnes souhaitent atteindre le niveau d'engagement le plus élevé, les filetages à pas fin sont utilisés dans les applications où une contrainte élevée ou un engagement court est attendu.
- Filetage à pas constant : Les filetages non standard à pas constant sont nécessaires dans les situations où les séries de filetages standard sont inadéquates, comme dans les applications à grand diamètre ou à haute pression. Les pas standard vont de 8, 12 et 16 filetages.
Classes d'ajustement dans les threads
Les filetages sont regroupés en trois classes d'ajustement principales, qui définissent la précision avec laquelle la fixation s'adapte à son homologue :
- Classe 1: Un ajustement avec jeu, où il y a un jeu libre entre les pièces et il est idéal pour une application dans des systèmes à faible tolérance.
- Classe 2: L'ajustement le plus courant pour les boulons, les vis et les écrous est l'ajustement libre, qui offre un ajustement serré mais flexible, idéal pour les produits standardisés.
- Classe 3: Un ajustement de précision utilisé dans les applications qui nécessitent une tolérance étroite, des outils et des zones à forte contrainte susceptibles de vibrer.
Présentation des filetages dans les dessins techniques
Dessin de filetages de vis
Les pièces filetées sont représentées symboliquement sur les dessins techniques à des fins de compréhension. Une note de filetage dans le système anglais comprend généralement :
- Diamètre: Le diamètre majeur en termes de fractions ou de décimales.
- Fils par pouce (TPI) : Ils montrent la densité des fils.
- Formulaire de discussion : Comme Unified ou American National.
- Série de fils et classe d'ajustement : Qu'il soit grossier, fin ou extra-fin et la classe d'ajustement, indiquée par 1, 2 ou 3.
- Désignation interne ou externe : Ils sont nommés « A » pour les filetages externes ou « B » pour les filetages internes.
Spécifications pour les filetages métriques
Les filetages métriques sont conformes à la série ISO, comme les filetages unifiés, mais ils sont mesurés en millimètres. Les éléments essentiels des filetages métriques comprennent :
- Symbole « M » : Désigne un filetage métrique.
- Diamètre et pas : Indiqué en millimètres, suivi d'un symbole « x », par exemple, M16 x 1.5.
- Classe de tolérance : Il montre la précision du pas et du diamètre mineur en utilisant l'alphabet inférieur pour les filetages externes et l'alphabet majuscule pour les filetages internes.
Représenter les fils : conventionnels et alternatifs
Il existe deux méthodes courantes pour représenter les filetages sur les dessins :
- Représentation conventionnelle : Une vue où seules les lignes dont le spectateur a besoin pour comprendre l'image sont dessinées, généralement pour des dessins simples sans complexité.
- Représentation alternative : Donne une vue plus détaillée de la forme du filetage, utile dans les filetages complexes où les détails du profil du filetage doivent être soulignés.
Filetage roulé ou coupé
Filetage roulé ou filetage coupé
Les threads peuvent être créés via deux méthodes principales :
- Fils coupés : A partir du processus d'enlèvement de matière, en utilisant des outils tels que des tarauds dans le cas de filetages internes et des matrices dans le cas de filetages externes.
- Filetage roulé : Les filetages roulés sont fabriqués en plaçant du matériau dans le moule du filetage. Cela crée des filetages plus résistants avec une taille de corps plus petite. Ils sont couramment utilisés dans les applications qui nécessitent une résistance à la traction élevée. Le métal subit un travail à froid au cours de ce processus.
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