La goupille élastique a une charge de cisaillement normalisée. La goupille cylindrique, non.

Le chiffre que la norme publie réellement

Une goupille élastique fendue, la goupille creuse avec la fente sur le côté, relève de ISO 8752 pour le type épais. Son tableau dimensionnel contient une colonne que la plupart des gens ne regardent jamais : la résistance minimale en double cisaillement, en kilonewtons, pour chaque diamètre nominal de 1 à 50 mm. La méthode d’essai fait l’objet d’une norme distincte, ISO 8749.

La goupille de la question a donc un minimum publié de 17,54 kN, pas 32. Le chiffre trouvé vaut environ 1,8 fois la valeur normalisée de la pièce effectivement montée dans le panier, et un facteur de presque deux fait la différence entre une marge confortable et un sujet de dispute.

Et le chiffre que l’autre norme ne publie pas

Les 32 kN concernent une goupille cylindrique trempée, une goupille pleine rectifiée relevant de ISO 8734. Le tableau des exigences de cette norme énumère matière, dureté, surface, rugosité de surface, exécution et acceptabilité. Il n’y a pas de ligne pour le cisaillement. La dureté y figure en détail, 550 à 650 HV30 pour le type trempé à cœur et une couche de 600 à 700 HV1 pour le type cémenté, mais rien ne la convertit en charge.

Cela ne rend pas les 32 kN faux. Les valeurs de cisaillement des goupilles cylindriques viennent de fabricants qui les testent, et un chiffre mesuré est un vrai chiffre. Mais les deux valeurs ne sont pas de même nature : l’une est un minimum qu’un fournisseur doit atteindre pour revendiquer la conformité, l’autre une valeur de catalogue dont il faut aller lire les conditions d’essai. Les citer côte à côte comme si elles étaient interchangeables, c’est ainsi qu’un facteur de deux passe inaperçu.

Le rôle de positionnement de ces goupilles, et pourquoi deux et non trois, est traité dans les vis ne positionnent pas. Cette page porte sur ce qui se passe quand la goupille porte une charge au lieu de fixer une position.

Le trou est la variable de conception, et la fente doit rester ouverte

ISO 8752 consacre une courte clause au montage, et elle vaut toute la norme. Le trou doit être égal au diamètre nominal de la goupille, en classe de tolérance H12. Rien d’autre. Pas de calcul de serrage, pas de tableau d’ajustements où choisir. Pourquoi l’alésage normal est la règle par défaut, c’est expliqué dans pourquoi les ajustements sont à alésage normal. À noter que cette clause est inhabituelle : les deux normes de goupilles cylindriques pleines voisines ne mentionnent pas du tout le trou.

Le serrage vient de la goupille. Au nominal de 5 mm, la goupille mesure 5,4 à 5,6 mm avant montage, alors qu’un trou H12 à cette dimension va de 5,000 à 5,120 mm. La goupille dépasse le diamètre d’environ un demi-millimètre au plus et se referme contre la paroi en entrant.

Vient ensuite la phrase qui piège beaucoup de monde : montée dans le plus petit trou admis, la fente ne doit pas se fermer complètement. Une goupille élastique arrivée en butée, bord contre bord, n’est plus un ressort. C’est devenu une goupille pleine mal faite avec une fissure sur le côté, et la valeur de cisaillement du tableau n’a pas été mesurée sur cela.

Pas de revêtement électrolytique, et la norme le dit d’une manière inhabituelle

Les deux normes de goupilles ont une clause de traitement de surface, et la différence de formulation n’est pas décorative.

ISO 8734, pour les goupilles cylindriques, dit qu’il convient d’employer des procédés de revêtement appropriés pour éviter la fragilisation par l’hydrogène et que les goupilles revêtues doivent être traitées en conséquence immédiatement après. C’est le langage habituel.

ISO 8752 va plus loin. En raison du risque de fragilisation par l’hydrogène, il convient de ne pas revêtir les goupilles élastiques par électrolyse ni par phosphatation. Si la protection contre la corrosion l’exige et que les deux parties en conviennent, le dégazage immédiatement après le revêtement est obligatoire, et l’absence de fragilisation par l’hydrogène n’est toujours pas garantie. L’état de livraison par défaut est brut, en finition naturelle, avec un lubrifiant de protection.

La raison tient à la pièce elle-même. Une goupille élastique est trempée à 420 à 560 HV, puis maintenue en permanence en traction par son propre serrage. Dureté élevée, contrainte de traction permanente et hydrogène absorbé sont les trois ingrédients, et cette pièce en fournit deux par conception. Ce que fait le troisième, et pourquoi la rupture survient des jours plus tard, est traité dans fragilisation par l’hydrogène.

Deux détails qui expliquent les formes en rayon

• Elles s’emboîtent exprès. Une note du domaine d’application d’ISO 8752 indique que les diamètres nominaux ont été choisis pour que les goupilles puissent s’insérer l’une dans l’autre, ou se combiner avec des goupilles de type mince selon ISO 13337. Une goupille dans une goupille est une configuration prévue, pas une improvisation.
• Type épais et type mince sont des normes distinctes. ISO 8752 couvre le type épais de 1 à 50 mm ; ISO 13337 couvre le type mince de 2 à 50 mm, avec ses propres valeurs, plus faibles. Deux goupilles de même diamètre peuvent avoir des valeurs différentes ; le numéro de norme doit donc figurer sur le plan à côté du diamètre.

Ce qu’il faut régler avant que la goupille n’arrive sur le plan

• Quelle norme. ISO 8752 type épais, ISO 13337 type mince ou ISO 8734 goupille cylindrique pleine. Elles ne sont pas interchangeables, et seules les deux premières sont des ressorts.
• Le trou, en H12. Pas un ajustement choisi dans un tableau. Et vérifier que la fente restera ouverte au bas de la tolérance du trou.
• La matière, avant de citer la valeur de cisaillement. L’inox austénitique n’a pas de charge de double cisaillement spécifiée ; une prescription en inox et un calcul de cisaillement ne peuvent donc pas venir tous deux d’ISO 8752.
• Que le minimum n’est pas une valeur admissible. D’où vient une valeur de service, et pourquoi les normes de fixation n’en publient pas, c’est expliqué dans une charge maximale d’utilisation est une autorisation, pas une prédiction.
• Si elle sera revêtue. Si oui, il faut parler du dégazage et de l’acceptation d’un risque que la norme dit ne pas pouvoir éliminer.

La même répartition se retrouve sur l’autre pièce d’arrêt axial : la charge axiale d’un anneau élastique est la plus faible d’un calcul sur l’anneau et d’un calcul sur la gorge, et c’est généralement la gorge qui cède.

Cet article ne relève pas d’une seule des six étapes : il en traverse plusieurs ou intervient après l’assemblage. Les décisions qui y conduisent sont présentées dans l’article anglais Specifying a screw.

Questions fréquentes

Quelle est la résistance au cisaillement d’une goupille élastique de 5 mm ?

ISO 8752 donne une résistance minimale en double cisaillement de 17,54 kN pour une goupille élastique fendue de type épais de 5 mm en acier ou en acier inoxydable martensitique, essayée selon ISO 8749. C’est un minimum de conformité et non une valeur admissible de calcul, et il ne s’applique pas aux goupilles en inox austénitique, pour lesquelles la norme ne spécifie aucune valeur. Une goupille de type mince selon ISO 13337 de même diamètre nominal a sa propre valeur, plus faible.

Pourquoi les valeurs de cisaillement des goupilles cylindriques varient-elles d’une source à l’autre ?

Parce que ce ne sont pas des valeurs normalisées. ISO 8734, qui couvre les goupilles cylindriques trempées, spécifie matière, dureté, surface, rugosité de surface, exécution et acceptation, et ne contient aucune exigence de cisaillement. Toute valeur de double cisaillement d’une goupille cylindrique vient d’un fabricant qui teste son propre produit ; les conditions d’essai et la définition de la valeur appartiennent donc à ce fabricant et doivent être lues avec le chiffre.

Dans quel trou se monte une goupille élastique ?

Un trou au diamètre nominal de la goupille, en classe de tolérance H12. ISO 8752 le dit en une phrase et ne propose aucun autre ajustement. Le serrage vient de la goupille fabriquée surdimensionnée : au nominal de 5 mm, elle mesure 5,4 à 5,6 mm avant montage pour un trou de 5,000 à 5,120 mm. La norme ajoute une vérification facile à manquer : la fente ne doit pas se fermer complètement quand la goupille est montée dans le plus petit trou admis.

Puis-je faire zinguer des goupilles élastiques ?

Par accord, oui, mais ISO 8752 le déconseille. Sa clause de traitement de surface indique qu’en raison du risque de fragilisation par l’hydrogène il convient de ne pas revêtir les goupilles par électrolyse ni par phosphatation, que le dégazage immédiatement après revêtement est obligatoire si l’on en applique un, et que même alors l’absence de fragilisation n’est pas garantie. L’état par défaut est brut avec un lubrifiant de protection. La goupille est trempée à 420 à 560 HV et maintenue en traction par son propre serrage, ce qui fournit deux des trois conditions de la fragilisation.

Une goupille élastique est-elle plus faible qu’une goupille pleine de même diamètre ?

Sa charge normalisée est plus faible, et la raison n’est pas simplement qu’elle est creuse. La valeur d’ISO 8752 est mesurée sur la goupille telle que livrée et non calculée à partir d’une section, et la matière est un acier à ressort trempé à 420 à 560 HV plutôt que les 550 à 650 HV30 d’une goupille cylindrique trempée à cœur. La comparaison utile porte sur deux valeurs publiées pour les pièces concernées, pas sur une règle empirique sur les sections creuses face à une page de catalogue.

Références

• ISO 8752:2009 — goupilles élastiques, fendues, type épais ; article 1 domaine d’application et note sur l’emboîtement, tableau 1 résistance minimale en double cisaillement et diamètre avant montage, article 4 exigence sur le trou et la fente, tableau 2 matière, dureté et traitement de surface
• ISO 8734:1997 — goupilles cylindriques en acier trempé et en acier inoxydable martensitique ; exigences du tableau 2, qui ne contiennent aucune spécification de cisaillement
• ISO 13337:2009 — goupilles élastiques, fendues, type mince, de 2 mm à 50 mm
• ISO 8749 — goupilles et goupilles cannelées, essai de cisaillement ; la méthode derrière les valeurs d’ISO 8752

ISO 8752:2009 et ISO 8734:1997 ont été lues dans les aperçus PDF accessibles au public, qui contiennent tous deux les tableaux dimensionnels et d’exigences en entier ; c’est de là que vient chaque chiffre cité ici. ISO 13337 n’a pas été lue : elle est citée parce qu’ISO 8752 la cite, et aucune valeur n’en est tirée. Le numéro de catalogue d’ISO 8749 n’a pas été recoupé avec une seconde source. Les 32 kN de la goupille cylindrique sont ce que le fil de discussion d’origine citait d’après un résultat de recherche, et nous ne les avons pas rattachés à un document de fabricant précis ; le propos porte sur la nature de ce chiffre, pas sur son exactitude. Rien sur cette page n’est une valeur admissible de calcul. Une résistance minimale en double cisaillement pour la conformité et une charge de service pour un assemblage sont des grandeurs différentes, et la géométrie de l’assemblage qui fixe la seconde n’est pas quelque chose qu’une norme de goupille peut fournir.