Que mettre dans un trou où la vis tourne dans le vide ?

La question, lue quatre-vingt-trois mille fois

« Que puis-je utiliser comme produit pour resserrer le filetage d’une vis qui tourne dans le vide ? » a été lue plus de 83 000 fois sur DIY Stack Exchange. L’instinct est juste : la vis tourne, tourne et ne serre jamais, il faut donc combler le jeu. Quelque chose doit le combler.

Trois des quatre candidats habituels ne le feront pas, et chacun échoue pour une raison différente qu’il vaut la peine de connaître.

Frein-filet : les valeurs mesurent le dévissage

Un frein-filet anaérobie polymérise en un solide adhésif ; il fait donc plus qu’ajouter du frottement. Mais regardez ce que sa fiche technique indique réellement. Le LOCTITE 243 sur un couple vis-écrou M10 en acier donne un couple de décollement de 22 N·m et un couple de freinage de 9 N·m. Ces valeurs proviennent de l’ISO 10964, qui présente l’essai comme une comparaison de l’effet de freinage : le couple de décollement est le couple nécessaire pour rompre la liaison et faire tourner l’écrou une première fois ; le couple de freinage est la résistance qui persiste pendant le dévissage.

Les deux mesurent la résistance à la rotation. Aucun n’est une charge axiale. Et les éprouvettes de cet essai ne sont même pas en appui sur un assemblage serré : la valeur ne contient donc d’emblée aucune précharge. L’ASTM D5363, qui classe les anaérobies, déclare expressément qu’elle n’est pas destinée au calcul de conception.

Ruban PTFE : la valeur est une pression de fluide

Le ruban et la pâte d’étanchéité pour tuyauterie sont prévus pour étancher des filetages de tube coniques et pour servir de lubrifiant anti-grippage au montage. Un filetage conique étanche par interférence des flancs, et le ruban comble les petits passages hélicoïdaux laissés au sommet et au fond du filet pour que le fluide ne puisse pas y circuler.

Lorsqu’une fiche technique de produit d’étanchéité indique 5000 psi, il s’agit de la pression du circuit de fluide contre laquelle il assure l’étanchéité. Ce n’est ni une résistance à la traction ni une résistance au cisaillement, et ce n’est pas une valeur d’arrachement du filetage. Nous n’avons trouvé aucune valeur de charge axiale publiée pour ces produits.

Et voici d’où vient l’intuition. Enrouler du ruban sur un filetage de tube donne réellement une sensation de serrage plus ferme, et l’on transpose cette expérience. Mais cette fermeté vient de l’interférence du filetage conique et du ruban comprimé dans le jeu — sur un filetage métrique cylindrique, il n’y a pas de cône pour créer l’interférence. Les fabricants de raccords ne recommandent pas non plus le ruban ou la pâte comme méthode d’étanchéité sur les filetages cylindriques ; ceux-ci étanchent par un joint, un joint torique ou une portée métallique.

Ce dernier point a une source primaire, que nous n’avions pas lorsque cette page a été rédigée. Le domaine d’application de l’ISO 228-1 indique que ses filetages de tuyauterie cylindriques ne conviennent pas comme filetages d’étanchéité, et qu’une étanchéité sous pression doit être obtenue en comprimant deux surfaces de serrage situées hors du filetage avec un joint entre elles. Nous l’avons lu, à côté de la norme dont le titre est la même phrase sans le mot « pas », dans l’étanchéité se fait hors du filetage.

Époxy chargé de métal : usinable ne veut pas dire caractérisé en charge

Les mastics chargés de métal à usage général indiquent souvent qu’une fois durcis, ils peuvent être percés, taraudés et usinés. C’est une affirmation sur l’usinabilité. Elle dit que le matériau conservera une forme de filet sous un taraud. Elle ne dit pas ce que ce filet tiendra sous une vis.

Nous n’avons trouvé aucune norme générale certifiant qu’un mastic époxy quelconque, taraudé après durcissement, rétablit la qualité de filetage d’origine ou la charge d’épreuve d’origine. Si la fiche technique ne donne aucune valeur de couple ou d’arrachement pour un filetage réparé, une telle valeur n’existe pas pour ce produit.

L’exception, qui est la partie utile

Voici maintenant la partie qui nous a empêchés d’écrire « rien ne marche ».

Des produits de réparation de filetages arrachés existent, et ils publient une valeur. Le LOCTITE PC 3967 est vendu explicitement comme kit de réparation de filetages arrachés et donne, par dimension, un couple maximal recommandé pour le filetage réparé :

Un kit Permatex comparable ajoute une plage de température d’utilisation de −54 à 149 °C. Notez aussi que le PC 3967 est un ester de diméthacrylate, et non l’époxy bicomposant que l’on imagine d’ordinaire.

La différence entre les produits qui fonctionnent ici et ceux qui ne fonctionnent pas n’est donc pas la chimie. C’est le fait que quelqu’un ait publié une valeur pour cet usage. C’est un test que l’on peut appliquer en magasin, devant un rayon, sans rien connaître à la chimie : la fiche technique donne-t-elle une valeur pour les filetages réparés, dans la dimension que vous avez ?

Ce que cette valeur n’est pas

Lisez les valeurs ci-dessus pour ce qu’elles sont : le couple de pose maximal recommandé par le produit lui-même. Ce n’est pas la charge d’épreuve du filetage d’origine, et elles ne ramènent pas l’assemblage à ce que le plan supposait. Les applications typiques citées par les fabricants sont les carters d’huile, les couvre-culasses et les carters de boîte de vitesses — des fonctions d’étanchéité et de maintien, pas une structure primaire.

La raison tient à la façon même dont on calcule la capacité d’un filetage. Le manuel de conception de la visserie de la NASA calcule l’arrachement à partir de la résistance au cisaillement du matériau de base, du diamètre moyen du filetage et de la longueur effective d’engagement. Chacun de ces termes est du métal. Une réparation qui ne remet pas de métal ne remet pas non plus ces termes — c’est pourquoi les vraies réparations consistent à supprimer le filetage endommagé du matériau de base et en créer un nouveau complet, et pourquoi la charge se reporte là où se trouve désormais le premier filet intact.

Ce à quoi sert réellement un frein-filet est expliqué dans frein-filet. La place du choix du filetage dans l’ordre général est expliquée dans spécifier une vis (en anglais).

Références

• ISO 10964 — adhésifs anaérobies : détermination de la résistance au couple (effet de freinage)
• ASTM D5363 — classification des adhésifs anaérobies ; indique ne pas être destinée au calcul de conception
• Fiches techniques LOCTITE 243 et 277 — couple de décollement et couple de freinage ; jeux de collage contrôlés ; cisaillement goupille-bague pour les produits de fixation
• Kit de réparation de filetages arrachés LOCTITE PC 3967 — couple maximal recommandé par dimension
• Kit Permatex de réparation de filetages arrachés et données sur la pâte d’étanchéité PTFE pour filetages
• Swagelok — filetages coniques et cylindriques ; méthodes d’étanchéité
• NASA RP-1228 — Fastener Design Manual, calcul de l’arrachement du filetage
• « What can I use as a thread tightener compound for a free-running bolt? », DIY Stack Exchange

Cette page explique ce que couvrent et ne couvrent pas les valeurs publiées pour les produits. Pour toute réparation réelle, le document de référence est la fiche technique du produit pour votre dimension, votre matériau, votre température et votre charge.

Cet article traite de l’étape 2 : filetage. L’ordre complet est support, filetage, tête, empreinte, finition et documentation. L’article anglais Specifying a screw explique pourquoi le modifier entraîne une reprise.

Questions fréquentes

Un frein-filet peut-il réparer un filetage arraché ?

Pas selon ce que sa fiche technique caractérise. Les valeurs des frein-filets, comme un couple de décollement de 22 newtons-mètres et un couple de freinage de 9 newtons-mètres pour le LOCTITE 243 en M10, proviennent de l’ISO 10964, qui mesure la résistance au dévissage et non une charge axiale, sur des éprouvettes qui ne sont pas serrées dans un assemblage. L’ASTM D5363, qui classe les anaérobies, indique qu’elle n’est pas destinée au calcul de conception. Aucune charge d’épreuve ni valeur d’arrachement n’est publiée pour un filetage réparé.

Le ruban PTFE fait-il tenir une vis qui tourne dans le vide ?

Non. Le ruban et la pâte d’étanchéité pour tuyauterie sont prévus pour étancher des filetages de tube coniques et éviter le grippage au montage. Lorsqu’un produit d’étanchéité indique une valeur comme 5000 psi, c’est la pression de fluide contre laquelle il étanche, pas une résistance à la traction ou au cisaillement. Si le ruban semble resserrer un filetage de tube, c’est à cause de l’interférence des flancs du filetage conique, qu’un filetage métrique cylindrique n’a pas.

Puis-je combler le trou avec de l’époxy métallique et le tarauder ?

Les mastics chargés de métal à usage général indiquent souvent qu’ils peuvent être percés et taraudés une fois durcis, ce qui est une affirmation sur l’usinabilité et non sur la capacité de charge. Nous n’avons trouvé aucune norme générale certifiant qu’un mastic époxy quelconque, taraudé après durcissement, rétablit la qualité de filetage ou la charge d’épreuve d’origine. Si la fiche technique ne donne aucun couple pour filetage réparé, il n’en existe pas pour ce produit.

Y a-t-il donc quelque chose qui fonctionne ?

Oui. Les kits de réparation de filetages arrachés publient un couple maximal recommandé pour le filetage réparé, par dimension : le LOCTITE PC 3967 indique 2,6 newtons-mètres en M6, 5,1 en M8, 9,3 en M10, 21,8 en M12 et 173,8 en M25 avec des vis de classe 8.8. Un kit Permatex comparable ajoute une plage d’utilisation de moins 54 à 149 degrés Celsius. La différence avec les produits qui ne fonctionnent pas n’est pas la chimie ; c’est que quelqu’un a publié une valeur pour cet usage.

Un kit de réparation rétablit-il la résistance d’origine ?

Non, et les valeurs ne le prétendent pas. Il s’agit du couple de pose maximal recommandé par le produit lui-même, pas de la charge d’épreuve du filetage d’origine. Les applications typiques citées sont les carters d’huile, les couvre-culasses et les carters de boîte de vitesses. L’arrachement du filetage se calcule à partir de la résistance au cisaillement du matériau de base, du diamètre moyen du filetage et de la longueur effective d’engagement, qui sont toutes des propriétés du métal ; une réparation qui ne remet pas de métal ne les rétablit donc pas.