La plupart des fixations sont conçues pour serrer des pièces et non pour les endommager. Mais c'est précisément ce que fait le grippage des filets. Les filets se grippent, se bloquent et parfois même se déchirent pendant le serrage. Le grippage n'est pas seulement un mal de tête, c'est un véritable problème de production. La bonne nouvelle, c'est qu'il est possible de l'éviter une fois que l'on en connaît les causes et que l'on sait comment l'arrêter.
Le grippage des filetages peut sembler mineur, mais il fait perdre du temps et détruit des pièces. Voici comment le repérer et l'arrêter avant qu'il ne se propage.
Qu'est-ce que le filigrane ?
Le grippage des filets se produit lorsque les filets du boulon et de l'écrou se collent l'un à l'autre pendant le serrage. La pression et la friction entre les surfaces provoquent une déchirure ou un grippage du métal. Ce phénomène est le plus fréquent avec l'acier inoxydable, l'aluminium et le titane. Ces matériaux ont des propriétés collantes et ont tendance à se souder sous pression sans lubrification.
Lorsque le grippage commence, il s'aggrave rapidement. Plus vous tournez la fixation, plus la situation empire. Les filets se bloquent. Parfois, le boulon se casse ou l'écrou devient impossible à retirer. Ce phénomène n'est pas dû à un mauvais usinage, mais plutôt à une réaction physique entre des surfaces métalliques soumises à une charge élevée.
Comprendre la science derrière le gaulage
Pour mettre fin au grippage, il faut savoir comment il se produit. Le grippage est plus qu'un simple blocage des fils, c'est une défaillance au niveau de la surface causée par un contact extrême.
Friction et adhésion à l'interface du fil
Lorsque deux surfaces métalliques frottent l'une contre l'autre sous l'effet d'une charge, le frottement augmente. Elles collent si les matériaux sont similaires, comme l'acier inoxydable sur l'acier inoxydable. Sans lubrification, ce contact se transforme en adhérence.
Sous l'effet de la haute pression, des parties d'un filetage se détachent et adhèrent à l'autre lorsque le boulon tourne. Cela crée des aspérités qui augmentent la résistance. La rotation devient plus difficile et la fixation finit par se bloquer.
Déformation plastique et transfert de métal
Sous une forte pression, les métaux mous se déforment. C'est ce qu'on appelle la déformation plastique. Au lieu de glisser doucement, les filets se pressent l'un contre l'autre. La matière d'une surface est transférée à l'autre.
Ce transfert n'est pas uniforme. Il crée des zones surélevées qui aggravent le contact. Plus de pression entraîne plus de déchirures. Le grippage a déjà commencé et s'aggravera à chaque tour.
Galvaudage vs Saisie : Quelle est la différence ?
Le gaulage est le processus. Le grippage est le résultat. Le grippage commence lorsque le métal commence à se déchirer et à se transférer. Vous pouvez ressentir une résistance supplémentaire lors du serrage.
Le grippage se produit lorsque la fixation se bloque complètement et ne peut plus tourner. Les pièces sont bloquées à ce stade et ne peuvent être desserrées sans force. Dans de nombreux cas, la seule solution est de couper ou de casser la fixation.
Causes de l'enroulement du fil
Plusieurs facteurs peuvent être à l'origine du grippage des filetages. La plupart se produisent lors de l'installation. Comprendre ces causes profondes permet de réduire les risques de dommages.
Frottement élevé dû à des matériaux similaires
Quand fixations sont fabriqués à partir de métaux identiques ou similaires, comme l'acier inoxydable sur l'acier inoxydable, le risque de grippage augmente. Ces métaux ont une forte tendance à se coller l'un à l'autre sous l'effet de la pression. Ils ne glissent pas facilement, ce qui augmente la friction.
Manque de lubrification
Les filetages secs créent une forte friction. Les surfaces métalliques sont plus susceptibles de se souder sans lubrifiant ou composé antigrippant. Cela est particulièrement vrai pour les métaux tendres. Même une petite quantité de lubrifiant peut réduire le contact entre les surfaces et empêcher le grippage.
Couple excessif ou serrage excessif
Un couple trop élevé augmente la pression sur les filets. Les surfaces se pressent alors plus fortement l'une contre l'autre, ce qui augmente le risque de déchirure. Un serrage excessif provoque également des déformations, ce qui entraîne un grippage avant d'atteindre la charge appropriée.
Mauvais état de surface ou mauvaise qualité du filetage
Les fils rugueux créent plus de friction. Les rayures ou bavures agissent comme des crochets qui s'accrochent à la surface opposée. Les fils endommagés ou mal coupés ne s'ajustent pas bien et sont susceptibles de coller et de se déchirer sous l'effet de la charge.
Assemblage à grande vitesse ou outillage rapide
Les vitesses de tournage rapides provoquent de la chaleur. Cette chaleur ramollit le métal et augmente les risques d'adhérence. Les outils à grande vitesse peuvent ignorer les premiers signes de grippage, comme la résistance ou le bruit, et passer directement à l'endommagement du filetage.
Incompatibilité des matériaux du filetage
Certaines combinaisons de métaux ne fonctionnent pas bien ensemble. Par exemple, des boulons en aluminium dans des filets en acier peuvent s'user rapidement ou se gripper en raison d'une dureté et d'une dilatation thermique inégales. Le choix de la mauvaise paire augmente les risques de grippage, surtout en l'absence de traitement de surface.
Identification de l'usure des fixations
La galle commence souvent sans prévenir. Mais si vous savez à quoi vous attendre, vous pouvez arrêter le processus avant qu'il ne s'aggrave.
Signes visuels pendant l'assemblage
Il se peut que vous remarquiez de petites paillettes ou de la poudre de métal autour des filets pendant le serrage. C'est l'un des premiers signes de grippage. La fixation peut également sembler brillante ou rugueuse aux endroits où le métal commence à se déchirer.
Si le grippage est plus avancé, les filets peuvent apparaître déformés ou maculés. Ces signes indiquent qu'il y a déjà un transfert de matière entre le boulon et l'écrou.
Blocage du filetage ou résistance soudaine
L'un des symptômes les plus courants est une résistance soudaine. Vous tournez l'écrou et tout semble aller bien, puis il se resserre trop vite ou le couple monte en flèche. Il s'agit d'un signe d'alerte important.
Si vous continuez à tourner au-delà de ce point, les filets risquent de se gripper. La fixation se bloque et ne peut plus être desserrée sans dommage.
Dommages lors du démontage
Après avoir été retirés, les filets épaufrés ont souvent l'air déchirés ou dénudés. Il se peut que des morceaux de métal manquent sur un fil et soient collés sur l'autre.
Il arrive que la fixation se brise au cours du démontage. Si des outils tels que des pistolets à percussion ou des barres d'arrêt ont été nécessaires pour retirer la pièce, il est probable qu'il y ait eu grippage.
Caractéristiques microscopiques des fils galvaudés
Au microscope, les filets gaufrés présentent des signes de soudure superficielle. Le métal est rugueux et irrégulier. Vous verrez des rayures profondes, des surfaces déchirées et des zones où une partie s'est détachée de l'autre.
Ces marques sont différentes de l'usure normale. Elles montrent que le problème provient d'une fusion de surface, et non d'une utilisation répétée ou de la corrosion.
Les matériaux et leur sensibilité
Certains matériaux sont plus susceptibles de fléchir que d'autres. Leurs propriétés de surface et leurs niveaux de résistance influencent leur comportement sous pression.
Acier inoxydable et risque de galle
L'acier inoxydable est l'un des matériaux les plus couramment utilisés pour le grippage. Il possède une couche d'oxyde naturelle qui le protège contre la corrosion et augmente les chances d'adhérence.
Lorsque les filets en acier inoxydable frottent l'un contre l'autre, ils peuvent se coller. Sans lubrification, même un filetage propre et bien usiné peut se gripper. Les qualités austénitiques telles que 304 et 316 sont particulièrement sujettes au grippage.
Alliages d'aluminium et de titane
L'aluminium est mou et a tendance à se déformer facilement. Sous l'effet d'un couple, il peut se déchirer et transférer du métal sur le filetage correspondant. Cela provoque le grippage des assemblages légers, en particulier en l'absence de lubrification.
Le titane est plus dur, mais il réagit de la même manière. Il a un coefficient de frottement élevé et a tendance à se souder à lui-même ou à d'autres métaux. Il est également sensible à la chaleur, ce qui ajoute au problème.
Matériaux trempés et non trempés
Les métaux trempés sont moins susceptibles de s'éroder. Ils résistent à la déformation et ne transfèrent pas la matière aussi facilement. Les fixations fabriquées à partir d'alliages traités thermiquement ont tendance à mieux fonctionner dans les assemblages soumis à des charges élevées.
Les métaux non trempés, en revanche, se déforment rapidement sous l'effet de la contrainte. Ils peuvent créer des aspérités qui entraînent des déchirures et des blocages lors du serrage.
Filets revêtus et plaqués
Les revêtements permettent de réduire les frottements et d'éviter les contacts métal sur métal. Le zinc, le nickel ou les lubrifiants à film sec agissent comme une couche barrière. Ces finitions facilitent le glissement des filets et réduisent le grippage.
Les filetages plaqués résistent également à la corrosion, ce qui protège la surface. Toutefois, le grippage peut toujours se produire si le revêtement s'use ou est endommagé, en particulier en cas d'utilisation répétée.
Techniques de prévention
Vous pouvez éviter le grippage en adaptant la façon dont vous choisissez, manipulez et installez vos fixations. Ces étapes simples permettent de réduire les dommages à la surface et d'assurer le bon fonctionnement des filetages.
Choisir les bonnes combinaisons de matériaux
Évitez d'utiliser des fixations fabriquées à partir de métaux identiques ou similaires. Par exemple, n'associez pas un boulon en acier inoxydable à un écrou en acier inoxydable, sauf en cas de nécessité. Mélangez les matériaux lorsque c'est possible, par exemple de l'acier inoxydable avec de l'acier au carbone revêtu.
Les différents niveaux de dureté réduisent le risque d'adhérence. Le choix d'un écrou plus dur ou d'un insert revêtu permet souvent d'éviter le transfert de métal.
Utilisation de lubrifiants appropriés
Utilisez des composés antigrippants ou des lubrifiants conçus pour les assemblages filetés. Ils réduisent les frottements et créent un film protecteur. Appliquez-le sur les filets avant de les serrer.
Pour l'acier inoxydable, les lubrifiants à base de nickel sont efficaces. Pour l'aluminium, utilisez un produit conçu pour les métaux tendres. Ne sautez pas cette étape. Les filetages secs sont la première cause de grippage.
Ralentir le processus de fixation
Un serrage rapide augmente la chaleur et la friction. Ces deux facteurs augmentent le risque de grippage. Tournez les écrous et les boulons lentement, en particulier dans les installations d'outils électriques.
Si vous utilisez un pistolet à percussion, réglez-le à faible vitesse ou utilisez une clé manuelle si possible. Des tours lents et réguliers donnent aux filets le temps de s'aligner et de se stabiliser.
Application de valeurs de couple correctes
L'utilisation d'un couple de serrage incorrect peut ruiner le joint. Une force trop importante augmente la pression sur les filets. Respectez les couples de serrage recommandés pour votre matériau et votre taille.
Utiliser une clé dynamométrique calibrée. Évitez de trop serrer. Ce tour supplémentaire peut être à l'origine du blocage du filetage.
Sélection de filets avec revêtements de surface
Choisissez des fixations avec des revêtements en PTFE, en zinc ou en film sec lorsque le grippage est un problème. Ces traitements de surface réduisent le contact direct avec le métal.
Ils facilitent le glissement des filets et réduisent le risque de déchirure. Les fixations pré-enduites sont particulièrement utiles dans les environnements automatisés ou à haut volume.
Amélioration de l'écrouissage ou du roulage des filets
Le roulage du fil renforce la surface du fil. Il comprime la structure du grain au lieu de la couper. Cela rend les fils plus lisses et plus durs.
Les filets travaillés à froid résistent mieux à la déchirure et au grippage que les filets coupés standard. Si votre projet le permet, les filets roulés constituent une amélioration solide.
Stratégies de lubrification
La lubrification est l'un des moyens les plus simples d'empêcher le grippage. Mais tous les lubrifiants ne fonctionnent pas de la même manière. Choisir le bon type de lubrifiant et l'appliquer correctement fait une grande différence.
Types de composés anti-grippage
Les composés antigrippants sont conçus pour réduire les frottements sous pression. Ils contiennent des particules de métal mou comme le cuivre, le nickel ou l'aluminium. Celles-ci créent une barrière entre les surfaces filetées.
Les types à base de nickel sont les plus adaptés à l'acier inoxydable. Les versions à base de cuivre sont standard pour un usage général. Il faut toujours adapter le composé au matériau de la fixation et à la température de fonctionnement.
Lubrifiants à film sec et lubrifiants à base de graisse
Les lubrifiants à film sec s'appliquent en couche mince et laissent une couche solide. Ils n'attirent pas la saleté et conviennent mieux aux environnements propres ou aux ajustements serrés. Ils fonctionnent bien dans l'aérospatiale et l'électronique.
Les produits à base de graisse sont plus épais. Ils adhèrent bien et offrent une meilleure protection pour les fils rugueux ou l'utilisation en extérieur. Mais ils peuvent accumuler des débris au fil du temps.
Quand éviter la lubrification？
Dans de rares cas, la lubrification peut être omise. Par exemple, la lubrification peut fausser les relevés dans les joints à charge critique où le couple doit créer une certaine force de serrage.
Certains revêtements agissent également comme des lubrifiants. L'utilisation de graisse supplémentaire peut entraîner un serrage excessif. Il convient de toujours suivre les directives du fabricant.
Bonnes pratiques pour l'application
Appliquer une couche fine et régulière sur les filetages mâle et femelle. N'en faites pas trop. L'excès de composé peut s'écouler et attirer la saleté.
Évitez de mettre du lubrifiant sur les surfaces non filetées. Utiliser un pinceau ou un petit applicateur. Conserver le récipient fermé pour le garder propre en vue d'une utilisation ultérieure.
Les dommages causés par l'égrenage peuvent être graves. Mais il existe des moyens de réparer. Connaître ses options permet de réduire les temps d'arrêt et de prévenir d'autres problèmes.
Quand le démontage est-il encore possible？ ?
Si la fixation n'est pas complètement grippée, arrêtez de tourner lorsque vous sentez une résistance. Appliquez de l'huile pénétrante et laissez reposer pendant plusieurs minutes.
Essayez de tourner l'attache d'avant en arrière doucement. Ne forcez pas. Un léger mouvement peut aider à rompre la liaison superficielle sans déchirer les fils.
Découpe ou retrait d'éléments de fixation endommagés
Si la fixation est bloquée, il peut être nécessaire de la couper. En fonction de l'accès et du matériau, utilisez une scie à métaux, un outil rotatif ou un coupe-boulon.
Pour les boulons coincés dans des trous borgnes, essayez d'utiliser une mèche gauche ou un extracteur. Travaillez lentement pour éviter d'endommager les filets correspondants.
Options de re-tapping ou de re-filetage
Vous pouvez restaurer les filets à l'aide d'un taraud ou d'une filière si les filets sont légèrement endommagés. Nettoyez d'abord le trou. Utilisez l'outil de la bonne taille et ajoutez du lubrifiant.
Faites tourner le robinet lentement et vérifiez qu'il n'y a pas d'éclats métalliques. N'essayez pas cette méthode si les filets sont dénudés ou déchirés. Dans ce cas, optez plutôt pour un insert.
Hélicoïles et filets rapportés
Les hélicoïdes sont des bobines de fil qui restaurent les filetages endommagés. Il suffit de percer le trou, de tarauder de nouveaux filets et d'insérer la bobine. Vous obtenez ainsi un nouveau filetage solide à l'intérieur de la pièce d'origine.
Pour les réparations plus importantes, utilisez des inserts à filets pleins. Ils sont plus solides et plus durables. Les deux méthodes permettent de réutiliser la pièce au lieu de la mettre au rebut.
Conclusion
Le grippage des filets se produit lorsque les filets métalliques se grippent pendant le serrage. Elle est causée par la friction, la pression et le transfert de matière, en particulier dans l'acier inoxydable, l'aluminium et le titane. Pour éviter le grippage, choisissez les bonnes combinaisons de fixations, appliquez une lubrification adéquate et serrez lentement avec le couple correct.
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Au cours des dix dernières années, j'ai été immergé dans diverses formes de fabrication de tôles, partageant ici des idées intéressantes tirées de mes expériences dans divers ateliers.
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Kevin Lee
J'ai plus de dix ans d'expérience professionnelle dans la fabrication de tôles, avec une spécialisation dans la découpe au laser, le pliage, le soudage et les techniques de traitement de surface. En tant que directeur technique chez Shengen, je m'engage à résoudre des problèmes de fabrication complexes et à favoriser l'innovation et la qualité dans chaque projet.
