Vis de fixation

Une vis de fixation (appelée couramment vis) est un organe mécanique, constitué d'une tige filetée et d'une tête, conçu pour réaliser la fixation d'une ou de plusieurs pièces par pression sur celle (s) -ci.

La fixation par vis crée une liaison complète, rigide et démontable.

Origines historiques

Les premières apparitions connues d'un organe mécanique utilisant une surface hélicoïdale remontent à la vis d'Archimède mais c'est une utilisation dynamique de type "hélice".

Il faut attendre la Renaissance pour commencer à voir des vis moyen de fixation, dans les horloges, les machines de guerre et d'autres constructions mécaniques.

Léonard de Vinci développe alors des méthodes pour leur usinage. Cependant, elles continueront à être fabriquées à la main et sans normalisation, même après le début de la Révolution industrielle.

Pourquoi des têtes plates, des têtes carrées et des têtes étoilées

Les vis sont fabriquées industriellement depuis le XIXe siècle. Les vis fabriquées au XIXe siècle avaient toutes des têtes plates. Au début du XXe siècle, pour éviter que le tournevis ne glisse sur la tête de la vis, le canadien Peter L. Robertson invente la vis à tête carrée. Au même moment, un américain invente la vis à tête étoilée pour résoudre le même problème.

La vis à tête carrée est particulièrement populaire au Canada tandis que la vis à tête étoilée est particulièrement populaire ailleurs dans le monde. Cependant, aucun type de vis n'a su s'imposer totalement et on retrouve l'ensemble des types de vis dans l'ensemble des pays.

Classification fonctionnelle

Les vis de fixation se divisent en deux grands groupes selon le mode de pression :

• les vis d'assemblage : la pression est exercée par la surface inférieure de la tête,
• les vis de pression : la pression est exercée par l'extrémité.

note : on nomme extrémité la partie opposée à la tête (bien que la tête elle-même soit aussi une extrémité... )

Vis d'assemblage

Ce sont les plus habituelles, elles traversent le plus souvent les pièces pressées. La liaison se fait par obstacle pour une translation et deux rotations et par adhérence pour la rotation autour de l'axe de la vis et deux translations, sauf pour les vis à tête fraisée ou équivalentes qui interdisent trois translations par obstacle en réalisant une sorte de «mauvais centrage». La pièce réceptrice est équipée d'un trou taraudé. Les différentes vis se subdivisent selon la forme de l'extrémité, qui permet un plus ou moins bon guidage pour l'introduction dans le trou taraudé :

bout de roulage (RL) Fabrication courante, ne guide pas (le guidage, s'il existe, est un lamage dans la pièce réceptrice).

bout chanfreiné (CH) Le plus courant.

bout pilote tronconique (PN) pour vissages automatiques.

bout pilote cylindrique (PY) pour vissages automatiques.

• note : si la vis traverse l'ensemble des pièces et assure la pression au moyen d'un écrou, on ne parle plus alors de vissage, mais de boulonnage, la vis et son écrou constituant un boulon.

Vis à tête carrée ou hexagonale

Vis six pans creux ou Hexagonale Creuse (CHC) (ou dite Allen ou encore "BTR". )

Longueurs des vis (L)
(tige entièrement filetée)

Longueur	M1, 6	M2	M2, 5	M3	M4	M5	M6	M8	M10	M12	(M14)	M16	(M18)	M20	(M22)	M24	M30	M36
Lmin	2, 5	3	4	4	6	8	10	12	16	20	25	25	30	30	35	?	40	45
Lmax	16	16	20	20	25	25	30	35	40	50	55	60	60	70	70	80	100	110

Vis tête fendue

Vis métaux à tête cruciforme

Vis à métaux à six lobes internes (ou Torx)

Vis de pression

Vis à tôle et autotaraudeuse

Il existe deux types de vis autotaraudeuses :

• vis à bout pointu (type A), utilisées pour les toles fines (ép. < 5mm environ)
• vis à bout plat (type B), utilisées pour les toles (ou supports) épais (ép. > 5mm)

Comme son nom l'indique, la vis autotaraudeuse est conçue pour tarauder le trou du support qu'elle va assembler. Avant la mise en œuvre, les éléments sont simplement perçés et la vis va tarauder le trou. Il est par conséquent inutile d'avoir un trou taraudé ou un écrou pour ce type de vis, donnant la possibilité un gain de temps lors de la mise en œuvre.

Aujourd'hui les vis autotaraudeuses sont beaucoup utilisées dans les différents domaines de l'industrie et de la construction.

Les vis autotaraudeuses ont été perfectionnées en ajoutant une pointe foreuse : la vis autotaraudeuse devient la vis autoperceuse. (elle perce elle même son trou et taraude ensuite les éléments à fixer

Autres vis autotaraudeuses

La pièce réceptrice comporte un trou non fileté (appelé avant-trou), ou alors aucun trou. Le filetage de la vis et son extrémité sont adaptés pour réaliser le taraudage à la première utilisation (extrémité pointue, filetage conique en bout, filet tranchant, etc). Dans ce groupe on trouve :

• les vis à bois respectant les traditions (dont tire-fond) et les VBA (Vis à Bois et Aggloméré) qui tendent à les remplacer ;
• les vis à plâtre ("vis trompette").

On trouve aussi des vis auto-perforantes (le bout est un mini foret), ou pourvues d'une goujure longitudinale à la manière des tarauds pour le dégagement des copeaux, etc. Ces vis ne font pas pour le moment l'objet d'une norme.

Classification selon les têtes

La tête de la vis est un élément fonctionnel indispensable pour les vis d'assemblage, puisque c'est cette partie qui assure la pression, ce qui n'est pas le cas des vis de pression, qui fréquemment n'ont pas de tête. Cependant, la tête assure une deuxième fonction non négligeable : permettre l'application d'un couple pour la mise en pression, au moyen d'un outil approprié : tournevis ou clef.

Les formes choisies vont déterminer les différents types d'entraînement :

• Entraînement externe :
  • Hexagonal (construction mécanique)  : H
  • Cylindrique (construction mécanique)  : C
  • Six lobes externes (vis de bandages)
• Empreinte :
  • Six pans creux (construction mécanique) dite "BTR" : HC
  • Six lobes internes (vissage automatique) dite "Torx" : X
  • Cruciforme (vissage automatique) dite "Pozidriv" : Z
  • Cruciforme dite "Phillips" : H
  • Fente (tournevis : grand public)
  • Fente (pièce de monnaie : grand public)  : S
  • Encoche (usage spécifique)
  • Carré dite "Robertson" : Q
  • TooSpeed : TS (accepte cinq tournevis : fendu, cruciforme, Pozidriv, carré et TooSpeed)
• Multi-entrainement :
  • Hexagonal fendu : HS
  • Six pan creux fendu : HCS
  • Cruciforme fendu : ZS
  • Six lobes fendu : XS

Autres types de vis

• • Vis "agglo"

Vis à bois à tête fraisée, particulièrement étudiée pour les dérivés du bois et surtout les panneaux d'aggloméré. Son filetage, plus profond et plus coupant que celui d'une vis classique, apporte une meilleure résistance aux assemblages.

• • Vis tire-fond : Vis à tête carré ou hexagonal permettant d'être manœuvrée avec une clef plate, ce qui permet un vissage puissant. Pour les diamètres importants, il est recommandé de percer un avant trou limitant ainsi les risques d'éclatement du bois.
  • Piton (ou Gond à vis)  : Vis à bois sans tête dont la tige est courbée en forme d'anneau ou de crochet pour être utilisé en accessoire d'accrochage.
  • Vis à métaux : Vis dont la tige filletée est de forme cylindrique s'utilise avevc le même diamètre.
  • Vis à collet carré : Vis à métaux dont la tête en forme de "goutte de suif" possède une section carrée à la base de sa tige. Elle s'utilise avec un écrou et une rondelle plate, pour serrer des pièces de bois. lors d'un montage de la vis, introduite au maillet, le collet carré imprime son emplacemnt dans le bois. Ainsi le serrage de l'écrou ne risque pa de faire tourner la tete de la vis qui par mesure de securité ne possede pas de fente ni de d'empreinte qui permette de la desserer.

Normes

Désignation normalisée

Représentation

Il ne serait pas raisonnable de représenter une vis en respectant les mêmes règles que pour les autres pièces. La représentation réaliste d'une vis réalisée par ordinateur montre le résultat : non seulement cela prend énormément de temps, mais qui plus est dans le cas courant des vis de petite taille cela devient illisible.

Représentation réaliste d'une vis

Représentation d'une vis et de son filet sur un dessin de 1927

Représentation normalisée d'une vis

En dessin technique, la vis est représentée de manière normalisée. La convention utilisée représente le creux du filet par une ligne fictive (trait continu fin) localisé du côté de la matière. Un trait fort traversant la tige indique la position du dernier filet complet, équivalent à une surface de butée contre laquelle s'arrêtera l'écrou. Ici, une vis à tête hexagonale.

Utilisation

Généralités

Les vis sont utilisées pour :

• L'assemblage par réunion d'au moins deux pièces, une pièce pouvant faire office d'écrou en incluant le taraudage.
• L'assemblage par pression, la vis est alors utilisée en "vis de pression".
• L'arrêt d'une pièce, elle sert de butée.
• Le guidage en rotation ou en translation.
• Le réglage de position (vernier)...

Dimensionnement

Pour chaque utilisation, et plus particulièrement pour les vis d'assemblage le dimensionnement sera pris en compte dès la conception de l'assemblage. L'inventaire et le niveau des contraintes sert à déterminer les dimensions minimales en fonctions des matériaux en jeu. On oublie vite que cet organe mécanique tellement banal coûtant quelquefois moins d'un centime (0, 01€) est en fait une pièce vitale.

La longueur filetée

Il est fréquemment conseillé d'avoir pour longueur d'implantation :

• 1 x Øvis : pour une vis acier dans l'acier ;
• 1, 5 x Øvis : pour une vis acier dans les matériaux tendres ;
• 5 x Øtube : assemblage de tube.

Cela n'exempte pas d'un calcul.

Calcul de Résistance

Voir aussi

Liens externes

• Guide Facom sur le serrage
• Wurth Profix : logiciel de calcul de chevillage
• Sélection visserie et calcul liaison vissée
• Thread repair system, Wire thread system
• Types de tête de vis

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