Quel rôle jouent les filets dans les fixations ?

1. Fonction principale : Connexion et fixation

C'est la fonction la plus élémentaire et la plus connue des filetages. En vissant le boulon (filetage extérieur) dans l'écrou ou le trou taraudé (filetage intérieur), deux ou plusieurs composants peuvent être solidement assemblés.

Générer une force axiale importante (force de serrage) : lors du serrage d’un écrou ou d’un boulon, le filetage convertit le couple de rotation en une force de traction considérable, orientée selon l’axe du boulon. Cette tension provoque l’allongement du boulon, qui plaque fermement les composants assemblés l’un contre l’autre, à la manière d’un ressort très rigide. Cette force de serrage est essentielle pour empêcher tout desserrage et toute séparation.

2. Fonction principale : Transmission de charge

Une fois fixé, le point de connexion doit résister à diverses forces extérieures. Les connexions filetées permettent de transmettre efficacement ces charges :

Force de cisaillement : contrée par le contact étroit entre la tige du boulon et la paroi du trou de la pièce assemblée.

Vibrations et impacts : La force de frottement générée par une forte force de serrage peut efficacement résister et atténuer les vibrations et l'énergie d'impact, empêchant ainsi le déplacement relatif entre les composants.

3. Fonction principale : Étanchéité

Dans certaines applications, les filetages peuvent servir de joint d'étanchéité pour empêcher les fuites de liquide ou de gaz.

Étanchéité des canalisations : Dans les filetages de tuyauterie (tels que NPT, BSPT), la forme du filetage est conique. Lors du serrage, le profil du filetage se déforme et se comprime, comblant les petits espaces entre les filets et assurant ainsi une étanchéité efficace. Généralement, on utilise également du ruban d'étanchéité ou du mastic pour renforcer l'étanchéité.

4. Rôle principal : régulation et mesure

La structure en spirale du fil le rend parfaitement adapté aux mouvements linéaires précis et au contrôle de position.

Réglage : Par exemple, les micromètres, les molettes de mise au point des microscopes, les serre-joints, etc., contrôlent tous avec précision le déplacement des pièces mobiles par rotation de filetages.

Mesure : Un micromètre est utilisé pour convertir le déplacement angulaire en déplacement linéaire à l'aide de filetages de haute précision (à pas connu), permettant ainsi une mesure de longueur de haute précision.

5. Fonction principale : Transmission de puissance

Les fils peuvent convertir un mouvement de rotation en mouvement linéaire et être utilisés comme mécanisme de transmission.

Exemples : vérin, vis d’avance d’une machine-outil, système de levage de l’axe Z d’une imprimante 3D, etc. Les filetages utilisés dans ces applications sont généralement appelés « vis-mères » et doivent répondre à des exigences élevées en matière de résistance, de précision et de résistance à l’usure.

Les principes physiques qui sous-tendent l'implémentation de ces fonctions par les threads :

Un filetage est essentiellement un plan incliné enroulé autour d'un cylindre.

Principe d'économie d'effort : De même qu'il est plus facile de pousser un objet lourd en pente que de le soulever verticalement, la force générée par la rotation du filetage dans le sens de la pente se décompose en une force axiale importante (force de serrage) et une force circonférentielle plus faible. Ceci permet de générer une force de serrage significative avec un couple relativement faible (la force d'une clé).

Principe d'autoblocage : Lorsque l'angle de dévissage (angle de levée du filetage) est suffisamment faible et le frottement entre les filets suffisamment important, le système est autobloquant. Cela signifie que la force appliquée axialement (la force tendant à arracher le connecteur) ne peut être convertie en une force de rotation susceptible de desserrer l'écrou. Cette propriété est essentielle pour garantir le maintien du serrage des fixations, même en présence de vibrations.

résumé