Dans le domaine de la mécanique industrielle et de l'assemblage, la visserie représente bien plus que de simples éléments de fixation. Ces composants critiques doivent répondre à des exigences précises en termes de résistance mécanique et de fiabilité. C'est pourquoi un système de classification rigoureux a été établi pour catégoriser les vis, boulons et écrous selon leurs propriétés mécaniques. Ce guide détaille les différentes classes de qualité pour la visserie, leurs caractéristiques, leurs applications spécifiques et les normes qui les régissent. Une compréhension approfondie de ces classes est essentielle pour tout concepteur, ingénieur ou technicien souhaitant réaliser des assemblages mécaniques sécurisés et durables, adaptés aux contraintes de leur environnement d'utilisation.
Une classe de qualité pour la visserie désigne un ensemble standardisé de caractéristiques mécaniques minimales garanties par le fabricant. Ces caractéristiques incluent principalement :
Le système de classification permet ainsi d'identifier rapidement les performances mécaniques d'un élément de fixation sans avoir à effectuer des tests spécifiques, facilitant la sélection appropriée pour chaque application.
Le système de désignation des classes de qualité pour les vis et boulons se compose généralement de deux chiffres séparés par un point (par exemple : 8.8, 10.9, 12.9) :
Ainsi, pour une vis de classe 8.8 :
Les écrous sont généralement désignés par un seul chiffre qui correspond approximativement à la résistance à la traction en centaines de MPa (par exemple : classe 8, 10, 12).
La classe de qualité d'un écrou doit être compatible avec celle de la vis ou du boulon associé pour garantir un assemblage optimal.
Caractéristiques mécaniques :
Matériau typique : Acier à faible teneur en carbone
Applications : Assemblages légers non critiques, applications à faibles contraintes, visserie temporaire
Remarques : Bonne ductilité mais faible résistance mécanique, souvent utilisée dans des environnements où la corrosion est un facteur plus critique que la résistance mécanique
Caractéristiques mécaniques :
Matériau typique : Acier à faible teneur en carbone avec traitement thermique léger
Applications : Similaires à la classe 4.6 mais pour des usages légèrement plus exigeants
Caractéristiques mécaniques :
Matériau typique : Acier au carbone de qualité moyenne
Applications : Usages généraux dans la construction mécanique légère, mobilier industriel, équipements agricoles
Remarques : Représente un bon compromis entre coût et performances pour des applications moyennement sollicitées
Caractéristiques mécaniques :
Matériau typique : Acier au carbone avec traitement thermique modéré
Applications : Applications industrielles générales nécessitant une résistance moyenne
Caractéristiques mécaniques :
Matériau typique : Acier au carbone traité thermiquement
Applications : Machines et équipements industriels standards
Remarques : Peu utilisée car souvent remplacée par la classe 8.8 qui offre un meilleur rapport qualité/prix
Caractéristiques mécaniques :
Matériau typique : Acier au carbone moyen allié, trempé et revenu
Applications : Construction mécanique générale, automobile, machines-outils, structures métalliques sollicitées
Remarques : Classe la plus couramment utilisée dans l'industrie, représentant un excellent compromis entre coût et performances
Caractéristiques mécaniques :
Matériau typique : Acier allié trempé et revenu
Applications : Applications spécifiques à haute résistance
Remarques : Classe relativement peu courante, souvent remplacée par la classe 10.9
Caractéristiques mécaniques :
Matériau typique : Acier allié avec traitement thermique poussé (trempe et revenu)
Applications : Assemblages hautement sollicités, industrie automobile (culasses, bielles), aéronautique, équipements sous pression
Remarques : Visserie haute performance permettant des assemblages plus compacts ou des charges plus élevées
Caractéristiques mécaniques :
Matériau typique : Acier fortement allié avec traitement thermique spécifique
Applications : Applications critiques exigeant une résistance extrême, moteurs haute performance, composants de compétition automobile, équipements militaires
Remarques : Classe la plus résistante en usage courant, mais présentant une sensibilité accrue à la fragilisation par l'hydrogène et nécessitant des précautions particulières lors du montage
Caractéristiques mécaniques :
Applications : Compatible avec les vis de classe 4.6
Remarques : Utilisée pour des assemblages à faibles contraintes
Caractéristiques mécaniques :
Applications : Compatible avec les vis de classe 5.6 et 5.8
Remarques : Usage général pour des contraintes modérées
Caractéristiques mécaniques :
Applications : Compatible avec les vis de classe 6.8
Caractéristiques mécaniques :
Applications : Compatible avec les vis de classe 8.8
Remarques : Classe d'écrou la plus courante dans l'industrie
Caractéristiques mécaniques :
Applications : Compatible avec les vis de classe 10.9
Remarques : Pour assemblages hautement sollicités
Caractéristiques mécaniques :
Applications : Compatible avec les vis de classe 12.9
Remarques : Pour les applications les plus exigeantes en termes de résistance mécanique
Les éléments de fixation de diamètre supérieur ou égal à 5 mm doivent porter un marquage indiquant leur classe de qualité. Ce marquage est généralement apposé sur la tête de la vis ou du boulon :
Pour les fabricants certifiés, une marque distinctive du fabricant accompagne généralement le marquage de la classe de qualité.
Les écrous portent généralement les marquages suivants :
L'absence de marquage correspond généralement aux classes inférieures (4, 5 ou 6), qui sont souvent utilisées dans des applications non critiques.
Ces normes peuvent présenter des variations mineures mais s'alignent généralement sur le système ISO pour faciliter les échanges internationaux.
Les aciers inoxydables utilisent un système de désignation différent, défini par la norme ISO 3506 :
Le système comprend :
La sélection de la classe de qualité appropriée dépend de plusieurs facteurs :
Pour un assemblage optimal, il est recommandé de respecter les associations suivantes :
| Classe de vis | Classe d'écrou recommandée |
|---|---|
| 4.6 | 4 ou supérieure |
| 4.8 | 4 ou supérieure |
| 5.6 | 5 ou supérieure |
| 5.8 | 5 ou supérieure |
| 6.8 | 6 ou supérieure |
| 8.8 | 8 ou supérieure |
| 9.8 | 9 ou supérieure |
| 10.9 | 10 ou supérieure |
| 12.9 | 12 |
Il est généralement recommandé que l'écrou soit légèrement plus résistant que la vis pour que, en cas de défaillance, ce soit la vis qui cède (plus facile à remplacer) et non l'écrou.
Le couple de serrage dépend directement de la classe de qualité et du diamètre de la vis. Des tables de couples de serrage sont disponibles pour chaque combinaison classe/diamètre. À titre indicatif :
| Diamètre | Classe 8.8 | Classe 10.9 | Classe 12.9 |
|---|---|---|---|
| M6 | 10 Nm | 14 Nm | 17 Nm |
| M8 | 25 Nm | 35 Nm | 41 Nm |
| M10 | 49 Nm | 69 Nm | 83 Nm |
| M12 | 86 Nm | 120 Nm | 145 Nm |
| M16 | 210 Nm | 295 Nm | 355 Nm |
| M20 | 410 Nm | 580 Nm | 690 Nm |
Ces valeurs sont indicatives et peuvent varier selon l'état de surface, la lubrification et les conditions d'assemblage spécifiques.
Les propriétés mécaniques des éléments de fixation diminuent significativement à haute température :
Les classes de qualité standard concernent principalement les caractéristiques mécaniques et non la résistance à la corrosion. Pour les environnements corrosifs, plusieurs options existent :
Les classes de haute résistance (10.9 et 12.9) sont particulièrement sensibles à la fragilisation par l'hydrogène, qui peut être causée par :
Des précautions particulières doivent être prises lors du choix des traitements de surface et des procédures de montage pour ces classes.
Les classes de qualité pour la visserie constituent un système essentiel de standardisation qui permet aux concepteurs et aux ingénieurs de sélectionner précisément les éléments de fixation adaptés à leurs besoins spécifiques. De la simple vis de classe 4.6 utilisée dans des assemblages non critiques jusqu'aux boulons haute performance de classe 12.9 destinés aux applications les plus exigeantes, chaque classe présente un équilibre spécifique entre résistance mécanique, ductilité et coût.
La compréhension approfondie de ces classes, de leurs caractéristiques et de leurs applications appropriées est fondamentale pour garantir la sécurité, la fiabilité et la durabilité des assemblages mécaniques. Au-delà des spécifications purement techniques, le choix judicieux d'une classe de qualité doit également prendre en compte l'environnement d'utilisation, les contraintes opérationnelles et les considérations économiques pour aboutir à la solution optimale.
Dans un contexte industriel en constante évolution, où les exigences de performance, de légèreté et de durabilité ne cessent de croître, la maîtrise du système des classes de qualité et de ses applications représente un avantage compétitif majeur pour tous les professionnels impliqués dans la conception et la réalisation d'assemblages mécaniques.