Fabrication de vis et écrous

1. Procédés de fabrication

En principe, les procédés de fabrication suivants sont différenciés:


D'une part il y a formation sans découpe et d'autre part usinage. Avec la formation sans découpe, il existe une différenciation supplémentaire entre le formage à froid et à chaud.


Le diagramme suivant est destiné à rendre les processus de production plus clairs:

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Fig. N: Vue d'ensemble des différents processus de production


1.1 Formation de froid (extrusion à froid)

Dans la technique de fixation moderne, la majorité des fixations sont réalisées en utilisant la procédure de formage à froid. Dans cette procédure, l'attache est formée, habituellement dans des processus à plusieurs étapes, par forgeage sous pression, extrusion à froid et réduction, ou une combinaison de ces procédures. Le terme de formage à froid ou solide a été inventé pour ce type de production.


Cette procédure est généralement utilisée pour de grandes quantités, car d'un point de vue économique, c'est la méthode la plus rationnelle.


Le choix de la machine de formage appropriée dépend de la taille de la fixation et du degré de formage. Plus le degré de formage est élevé, plus il faut d'étapes de formage. Les transitions à arêtes vives ou les profils minces sont défavorables au formage à froid et conduisent à une usure accrue des outils.


Un rôle décisif pour la qualité du produit final est joué par le choix et la qualité du matériau d'entrée (fil). Les fabricants de vis reçoivent généralement le fil enroulé sur des rouleaux qui pèsent souvent plus de 1000 kg.


Le fil est normalement traité au phosphate pour permettre un travail parfait du fil et minimiser l'usure de l'outil.


Le concepteur d'une vis ou d'une fixation essaie au cours du développement d'harmoniser les avantages et les inconvénients des différents matériaux avec les exigences spécifiées pour la fixation. Avec les matériaux des différences sont faites, avec des aciers résistant à la corrosion, entre les aciers non alliés et alliés. Par exemple, si des résistances accrues sont nécessaires, il est absolument essentiel de soumettre les pièces après pressage à un traitement thermique afin de pouvoir influencer spécifiquement les propriétés mécaniques.


Schéma des étapes pour une vis à tête hexagonale

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Les noix sont généralement produites avec la procédure de formage à froid ou à chaud. Le choix de l'une ou l'autre procédure dépend d'une part de la taille et de l'autre des quantités requises.


Schéma des étapes pour une noix hexagonale

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Avantages du formage à froid:

• Utilisation optimale du matériel

• Très haut rendement

• Haute précision dimensionnelle et qualité de surface

• Augmentation des propriétés de résistance par écrouissage

• Exécution des chanfreins dans les pièces de presse en fonction de la charge


1.2Hot formant

Cette méthode de production est principalement utilisée pour la fabrication de gros diamètres à partir d'env. M27, et des pièces plus longues à partir d'env. 300 mm. En outre, il est possible de réaliser des pièces qui ne peuvent pas être réalisées par formage à froid en raison des très petits volumes ou d'un très haut degré de formage.


Avec cette procédure, le matériau d'entrée (généralement des barres) est chauffé totalement ou partiellement à la température de forgeage. Cet échauffement permet de réaliser même des géométries complexes ou des degrés de formage très élevés. Une caractéristique typique pour un composant formé à chaud est la structure de surface brute. L'écrouissage n'est pas effectué pendant le formage à chaud!


Avantages de la formation à chaud:

• Permet la production de géométries compliquées

• Faible production

• Grands diamètres et longueurs


1.3 Usinage

L'usinage est généralement compris comme des étapes de traitement telles que le tournage, le fraisage, le meulage ou l'alésage. La méthode la plus courante en ce qui concerne les fixations est le tournage, mais cela a perdu beaucoup d'importance en raison des possibilités techniques du pressage à froid.


Pendant le tournage, le contour requis du composant est découpé dans le matériau d'entrée à l'aide d'un outil de tournage. Le diamètre du matériau d'entrée dépend du plus grand diamètre du composant. Habituellement, des barres d'une longueur maximale de 6 m sont utilisées. Contrairement au formage à froid ou à chaud, le chanfrein du matériau d'entrée est détruit.


Cette procédure de production est utilisée si la production n'est pas très importante ou si la géométrie de la pièce ne peut pas être respectée dans les procédures de formage à froid ou à chaud en raison d'arêtes vives, de petits rayons ou même de dimensions nominales.

Les rugosités superficielles de Ra 0,4 ou Rz 1,7 peuvent être obtenues sans problème avec cette procédure de production. Dans le cas de grandes séries de production, les ébauches sont souvent réalisées avec la méthode d'extrusion à froid et sont ensuite usinées.


Production 2.Thread

Lorsque les vis sont produites en série, le fil est généralement formé ou roulé. Dans cette procédure, la vis est roulée entre deux matrices de laminage (matrices plates), dont l'une est fixe et l'autre qui tourne, ce qui crée le filetage (voir le schéma). Avec ce type de production de fil, il est possible de monter plusieurs centaines de vis par minute avec un filetage.

Le fil est généralement appliqué avant durcissement et revenu. Si des exigences particulières signifient que le fil est appliqué après le processus de traitement thermique, le fil est appelé "finalement enroulé".


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Autres méthodes pour créer des fils:

Coupe en plongée

Les rouleaux d'outils entraînés à la même vitesse tournent dans la même direction. La pièce tourne sans être déplacée axialement. Cette méthode peut être utilisée pour créer des fils avec une précision de pas très élevée.


Méthode continue

Le pas du filetage est généré en inclinant les axes du rouleau selon l'angle d'inclinaison. La pièce à usiner reçoit une poussée axiale et se déplace d'un pas de filetage dans le sens axial, avec une rotation complète. Les fils de surlongueur peuvent être réalisés de cette manière.


Coupe-fil

Dans cette procédure, le filetage est réalisé au moyen d'un taraud ou d'une vis sans fin. Avec des vis, cette procédure est principalement utilisée pour des productions très faibles ou avec des pièces usinées.


Cependant, les choses sont différentes quand un fil femelle est fait. Dans ce cas, le fil est généralement coupé avec un taraud ou un taraud.


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Filetage sur un tour automatique avec un taraud


2.1 Modèle de fibre

Les deux diagrammes montrent très clairement les différences entre un fil roulé et un fil coupé. Avec le filetage, le matériau est de nouveau durci et le motif de fibres n'est pas interrompu. Dans ce cas, le diamètre d'origine de la vis est approximativement le même que le diamètre du flanc. Avec le filetage, le diamètre d'origine de la vis est le même que le diamètre nominal du filetage. Le motif de fibre est interrompu par la coupe.

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3 Traitement de la chaleur

3.1 Durcissement et revenu

La combinaison «durcissement» et «trempe» subséquente est appelée durcissement et revenu.


La norme DIN EN ISO 898 partie 1 prescrit le durcissement et le revenu des vis de la classe de résistance 8.8, et

La norme DIN EN 20898 partie 2 le prescrit pour les écrous de classe de résistance 05 et 8 (> M16) et de classe de résistance 10.


3.2Hardening

La vis est chauffée à une température spécifique entre autres en fonction de sa teneur en carbone et maintenue à cette température pendant une longue période. Cela change la microstructure. Une forte augmentation de la dureté est obtenue par trempe ultérieure (eau, huile, etc.).


3.3Annealing

Le matériau verre-dur et donc fragile ne peut pas être utilisé dans la pratique dans cette condition. Le matériau doit être à nouveau chauffé à une température minimale spécifiée dans la norme, afin de réduire les distorsions dans la microstructure. Il est vrai que cette mesure réduit la dureté atteinte auparavant (mais beaucoup plus que les valeurs du matériau non traité), mais une plus grande ductilité est atteinte. Cette procédure est une aide importante pour les fabricants pour faire des vis qui répondent aux exigences demandées par les utilisateurs.


3.4 durcissement de la Caisse

Cette procédure est utilisée entre autres pour les vis autotaraudeuses, les gorges filetées et les vis autoperceuses. Dans ce cas, les surfaces très dures sont déterminantes, de sorte que ces vis sont capables de réaliser automatiquement leur propre filetage. Le noyau de la vis, en revanche, est doux.


Les aciers avec une teneur en carbone de 0,05% à 0,2% sont utilisés pour ces types de vis. Les aciers sont chauffés et conservés longtemps dans une atmosphère dégageant du carbone (par exemple du méthane). Le carbone diffuse dans les zones de surface et augmente ainsi la teneur en carbone local. Ce processus est connu sous le nom de carburation. Enfin, le matériau est trempé et ainsi durci dans les zones de surface. Ceci présente l'avantage que la surface est très dure, mais qu'il reste suffisamment de ductilité dans le noyau de la vis.


3.5 Recuit de soulagement de la contrainte

Il existe un certain nombre de procédures de recuit différentes qui ont des effets différents dans chaque cas sur la microstructure et les états des contraintes dans le matériau. Une procédure très importante dans le contexte des fixations est le recuit de détente (chauffage à environ 600 ° C et maintien de cette température pendant une longue période). L'écrouissage créé lors du formage à froid peut être annulé par un recuit de détente. Ceci est particulièrement important pour les vis dans les classes de résistance 4.6 et 5.6, car il faut ici un grand allongement de la vis.


3.6 Tempérer

La trempe est le traitement thermique des composants à haute résistance (résistances ≥1000 MPa ou dureté ≥320 HV) dans le but de minimiser le risque de fragilisation à l'hydrogène. La trempe doit être effectuée au plus tard 4 heures après la fin du traitement de surface galvanique. La température minimale dépend des classes de résistance ou des matériaux utilisés.