Guide des assemblages mécaniques : vis, rivets et clavettes

Les types d'assemblages mécaniques

Les assemblages peuvent être fixes (rivets, soudures) ou amovibles (assemblages boulonnés et éléments de machines tels que les clavettes, les épingles et les roulements).

Le rivetage et les joints permanents

Le rivet est utilisé pour l'assemblage de fines pièces plates qui ne supportent pas la soudure, car celle-ci pourrait provoquer des tensions internes dans le matériau et le déformer. Voici les différentes façons de distribuer les joints rivetés :

• Joints de recouvrement : où les deux pièces se chevauchent.
• Assemblages à couvre-joint : où les deux pièces sont dans le même plan et reliées par une plaque rivetée.
• Assemblages à deux couvre-joints : où les pièces sont dans le même plan et réunies par deux plaques rivetées, une de chaque côté.

L'union par élément fileté : la vis

L'union est assurée par la vis. Les parties principales d'une fixation filetée comprennent : la vis (composée d'une tige filetée cylindrique et d'une tête), l'écrou et la rondelle. La partie la plus importante pour le serrage est l'écrou.

Caractéristiques du filetage

Le filetage est défini par son pas de vis : c'est une surface sillonnée qui forme un filet s'enroulant hélicoïdalement sur un cylindre. Quand le filet est à l'intérieur d'un trou, on parle de filetage femelle (taraudage). On distingue deux sens de rotation :

• Vis à droite : si le filet monte de gauche à droite.
• Vis à gauche : si le filet monte de droite à gauche.

Géométrie et normalisation des filets

Il existe différentes formes de filets : les formes triangulaires sont utilisées pour maintenir les éléments ; les formes trapézoïdales et carrées servent à transmettre des forces importantes, assurer l'étanchéité ou assembler des plaques très fines.

La vis métrique ISO est la forme normalisée la plus utilisée dans l'union des éléments de machine. Sa géométrie triangulaire appartient au Système International (SI) et a été adaptée pour les normes UNE.

Vis, écrous et rondelles

Ces éléments servent à assembler deux pièces de manière à ce qu'elles puissent être montées et démontées facilement.

La rondelle est généralement une pièce en forme d'anneau d'acier doux. Elle se situe entre la tête de la vis et la pièce, ou entre l'écrou et la pièce. Son utilisation est requise lorsque :

• Les matériaux à assembler sont tendres et ne doivent pas être écrasés.
• La surface d'appui sous l'écrou ou la tête de vis est irrégulière.
• On veut éviter de rayer la surface de pression.
• On souhaite augmenter la surface de serrage.

Pour choisir des vis et écrous, il faut définir : la métrique du filetage, la forme de la tête et sa longueur. Les types courants incluent : six pans, tête cylindrique chanfreinée, Allen, tête carrée, tête ronde et papillon.

Les clavettes et les goupilles

Les clavettes : ce sont des pièces en acier logées dans des rainures (clavetages) pratiquées dans l'arbre et le moyeu. Leurs formes varient selon les efforts transmis :

• Goupille transversale : utilisée pour joindre deux pièces cylindriques travaillant en traction ou en compression, tout en permettant leur interchangeabilité. Sa forme ressemble à un coin.
• Goupilles et épingles : utilisées pour de faibles efforts. La goupille élastique, de forme cylindrique fendue, possède une haute limite élastique et peut transmettre des efforts de torsion.
• Clavette longitudinale : son but est de transmettre un couple tout en assurant l'immobilisation axiale des pièces.
• Languettes : clavettes permettant le déplacement axial longitudinal lors de la transmission de couple.
• Clavette disque (Woodruff) : avec une partie inférieure en demi-cercle.

Axes striés

Il s'agit d'un système de liaison utilisé lorsque l'assemblage doit être fixé de manière rigide pour transmettre de grands efforts, réalisé par une série d'encoches sur le pourtour de l'arbre.