La norme des goupilles cylindriques ne contient aucun trou

Ce que contiennent réellement les deux normes de goupilles cylindriques

Les goupilles cylindriques pleines relèvent de deux Normes internationales, selon que la goupille est trempée ou non. Ce sont deux documents courts. Voici tout ce qu’ils disent du diamètre :

La ligne de désignation mérite un second regard, car les deux normes la traitent différemment d’une manière révélatrice. ISO 2338 met la classe de tolérance dans la désignation, parce qu’il y en a deux et qu’il faut choisir. ISO 8734 l’omet entièrement, parce qu’il n’y en a qu’une. Si vous commandez une goupille cylindrique trempée, la classe du diamètre n’est pas un champ que vous pouvez remplir. Elle arrive en m6, que cela convienne à votre assemblage ou non.

Le mot qui n’apparaît jamais

Ce n’est pas une lacune de l’aperçu. Les deux documents sont courts : ISO 8734 est facturée sur quatre pages et ISO 2338 sur trois, et les aperçus contiennent le tableau des dimensions, le tableau des exigences et l’article sur la désignation, soit l’essentiel du document. Ce qu’ils spécifient, c’est une pièce fabriquée. Diamètre, chanfrein, longueur, dureté, rugosité de surface, et le plan d’échantillonnage pour accepter une livraison, renvoyé à ISO 3269. Tout cela décrit ce qui se trouve dans la boîte.

Lisez la question posée dans la discussion à la lumière de cette liste. Rien ne peut y être répondu par un document qui spécifie la goupille, car l’ajustement est une propriété de deux pièces et la norme n’en possède qu’une.

Et la norme voisine, elle, donne le trou

C’est là que la lacune devient intéressante plutôt que simplement gênante. Les goupilles élastiques, les creuses fendues sur le côté, relèvent d’ISO 8752, et cette norme consacre un article au montage. Il y est dit que le trou doit être égal au diamètre nominal de la goupille, en classe de tolérance H12. Une phrase, aucun tableau, aucun calcul, et la conception est faite.

Même famille de produits, même comité, traitement opposé. La raison n’est pas la négligence. Une goupille élastique crée son propre serrage parce qu’elle est surdimensionnée et se referme en entrant ; la norme peut donc nommer un trou, puisque le trou ne porte pas la décision de conception. Une goupille cylindrique pleine n’a pas ce mécanisme. Le serrage, quel qu’il soit, est la différence entre deux surfaces rectifiées, et la norme ne peut pas le nommer sans savoir à quoi sert l’assemblage. Ce que la norme des goupilles élastiques fait de cette liberté, y compris l’article sur la fente encore ouverte à la borne inférieure de la tolérance du trou, est traité dans une seule de ces goupilles a une charge de cisaillement déclarée.

Alors d’où vient H7, et quelle est la largeur de la fenêtre

H7 est une vraie convention, et ceux qui la recommandent ne devinent pas. La raison donnée dans la discussion était l’outillage : un atelier moyen possède bien plus d’alésoirs H7 que de tout autre, donc une classe de goupille choisie pour fonctionner avec H7 est une classe de goupille qui se monte partout. Pourquoi le trou est le côté fixe de cet arrangement est expliqué dans pourquoi les ajustements sont à alésage normal.

Ce qu’il faut savoir, c’est la marge que laisse la convention. ISO 286-2 tabule les degrés de tolérance normalisés, et aux dimensions où l’on emploie habituellement les goupilles cylindriques, ce sont de petits nombres aux grandes conséquences :

Pour la goupille de 3 mm qu’utilisait l’auteur de la question, les deux intervalles de tolérance s’additionnent en seize micromètres d’incertitude sur un ajustement que l’on décrit comme serré ou glissant, comme si c’étaient les deux seules issues possibles. L’endroit de cette fenêtre où tombe une paire de pièces donnée n’est pas quelque chose que l’une ou l’autre norme s’engage à maîtriser, et un ajustement dont les intervalles se chevauchent peut tomber d’un côté ou de l’autre ; c’est ce qu’est un ajustement incertain, et non un compromis. Le cas calculé, avec les écarts limites d’ISO 286-2 à 8 mm, se trouve sur la même page.

Il y a encore une chose que le système d’ajustements ne prend pas en charge. ISO 286-1 indique dans son domaine d’application qu’elle définit la terminologie des ajustements entre deux éléments dimensionnels sans contraintes d’orientation ni de position. Même une fois la tolérance du trou réglée, la norme n’a donc rien dit de l’endroit où se trouve le trou, et la position est précisément tout le travail pour lequel on a mis une goupille cylindrique. Cette moitié du problème est traitée dans les vis ne positionnent pas, et quoi utiliser à la place.

L’autre grandeur qui manque, c’est l’effort

La deuxième discussion portait sur une goupille en acier d’un quart de pouce à emmancher dans une pièce en aluminium, et l’ingénieur voulait l’effort d’emmanchement pour vérifier la goupille au flambement. Il a obtenu une pression de contact négative et a supposé avoir fait une erreur. C’était le cas, et l’erreur est instructive : le terme qu’il avait saisi trop petit était le diamètre extérieur de la pièce contenant le trou. Emmancher une goupille dans un manchon mince et emmancher la même goupille dans une plaque épaisse sont deux assemblages différents, et la matière autour du trou est un terme de la réponse.

Aucun tableau d’ajustements ne contient ce terme. Un ajustement est une relation entre deux dimensions ; l’effort est une relation entre deux corps élastiques, et la seconde question exige la réponse à la première plus des informations que le système de tolérances n’a jamais recueillies. C’est la même forme que plusieurs autres nombres de ce site que l’on attend d’une norme de fixation et qu’elle ne fournit pas, détaillée dans une charge maximale d’utilisation est une autorisation, pas une prédiction.

Les réponses pratiques de cette discussion valaient mieux que le calcul. Soutenir une goupille élancée avec une douille de guidage plutôt que de pousser sur son extrémité, ce qui fixe aussi la profondeur d’insertion. S’attendre à ce que le trou dans l’aluminium cède avant que la goupille en acier flambe. Et si le serrage est vraiment fort, chauffer la pièce ou refroidir la goupille, ce qui fonctionne particulièrement bien dans l’aluminium parce que son coefficient de dilatation vaut environ le double de celui de l’acier.

L’article qui vous renvoie la question

ISO 2338 porte sous son tableau des dimensions une note qui dit, en entier, que d’autres tolérances font l’objet d’un accord entre client et fournisseur. C’est la norme qui dit tout haut ce que l’absence d’article sur le trou laisse entendre. La classe du diamètre est une valeur par défaut, pas une limite, et une goupille hors des deux classes publiées relève d’une discussion d’achat plutôt que d’une pièce spéciale.

Le même tableau porte une ligne de plus qui surprend. Toutes les tolérances s’appliquent avant l’application d’un dépôt électrolytique ou d’un revêtement. Une goupille zinguée commandée en m6 était en m6 avant le dépôt, et l’épaisseur du revêtement s’ajoute à un diamètre qui se trouvait bien souvent déjà en haut de son intervalle. Si le dessin exige m6 sur la pièce finie, il faut le dire. Le même piège sur les filetages, où il est mieux documenté, est décrit dans le revêtement mange la tolérance du filetage ; ce que le revêtement fait à une goupille trempée pour une autre raison se trouve sur la page sur les goupilles.

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 tolérance de trou faut-il utiliser pour une goupille cylindrique m6 ?

Ni ISO 8734 ni ISO 2338 ne le disent. Les mots désignant le trou, l’alésage, l’ajustement et l’alésoir n’apparaissent dans aucun des deux aperçus ; ces normes spécifient la goupille et s’arrêtent là. H7 est la convention courante, et la raison habituellement donnée est l’outillage, un atelier possédant bien plus d’alésoirs H7 que de tout autre. Avant de l’adopter, il faut connaître la taille de la fenêtre : pour une goupille de 3 mm, l’intervalle IT6 de la goupille est de 6 micromètres et l’intervalle IT7 du trou de 10, si bien que seize micromètres du résultat ne sont maîtrisés par aucune des deux spécifications.

Une norme de goupille spécifie-t-elle le trou ?

Oui, une seule. ISO 8752, pour les goupilles élastiques fendues, indique que le trou doit être égal au diamètre nominal de la goupille en classe de tolérance H12. Cette norme peut nommer un trou parce qu’une goupille élastique crée son propre serrage en étant surdimensionnée et en se refermant à l’entrée, de sorte que le trou ne porte pas la décision de conception. Une goupille cylindrique pleine n’a pas ce mécanisme, et le serrage est ce que donne la différence entre deux surfaces rectifiées.

Pourquoi les goupilles cylindriques sont-elles livrées en m6 ?

Les normes ne donnent pas de raison. ISO 8734 tabule m6 comme seule classe de diamètre et ne la fait même pas figurer dans la désignation ; ISO 2338 propose m6 ou h8 et la fait figurer. L’explication avancée dans la discussion d’origine est que m6 est la classe qui fonctionne avec H7, la tolérance de trou pour laquelle un atelier est déjà outillé. C’est une explication plausible d’une convention, et non une affirmation de l’un ou l’autre document.

Puis-je commander une goupille cylindrique dans une autre tolérance de diamètre ?

ISO 2338 répond directement dans une note de son tableau des dimensions : d’autres tolérances font l’objet d’un accord entre client et fournisseur. Une classe hors de celles publiées relève donc d’une discussion d’achat, pas d’une pièce spéciale. Demandez tôt, car cela change les fournisseurs capables de la chiffrer et la façon dont la goupille est contrôlée à réception.

Un revêtement change-t-il la classe de diamètre d’une goupille ?

Il change le diamètre, et ISO 2338 dit de quel côté du procédé s’applique la tolérance : toutes les tolérances s’appliquent avant l’application d’un dépôt électrolytique ou d’un revêtement. Une goupille commandée en m6 puis zinguée était en m6 avant le revêtement et devient plus grosse de l’épaisseur réelle de celui-ci. Si le diamètre fini doit respecter une classe, le dessin doit le dire plutôt que le supposer.

Références

• ISO 8734:1997 — goupilles cylindriques en acier trempé et en acier inoxydable martensitique ; tableau 1 classe de tolérance du diamètre, tableau 2 exigences, article 5 désignation
• ISO 2338:1997 — goupilles cylindriques en acier non trempé et en acier inoxydable austénitique ; tableau 1 et sa note sur les autres tolérances, l’article sur l’état de surface avec les tolérances avant revêtement, article 5 désignation
• ISO 8752:2009 — goupilles élastiques, fendues, série épaisse ; l’article sur le montage qui donne le trou en H12
• ISO 286-1:2010 — système de codification ISO pour les tolérances des tailles linéaires ; article 1 domaine d’application, ajustements définis sans contraintes d’orientation ni de position
• ISO 286-2:2010 — tableaux des classes de tolérance normalisées et des écarts limites ; tableau 1, valeurs des degrés de tolérance normalisés
• ISO 3269 — éléments de fixation, contrôle de réception ; la procédure à laquelle les deux normes de goupilles renvoient la réception
• r/MechanicalEngineering — goupilles cylindriques, tolérances de trou pour ajustement glissant et serré
• r/MechanicalEngineering — calcul de l’effort nécessaire pour emmancher une goupille cylindrique

ISO 8734:1997 et ISO 2338:1997 ont été lues à partir des aperçus PDF accessibles au public. Ce sont deux documents courts, facturés sur quatre et trois pages, et les aperçus contiennent le tableau des dimensions, le tableau des exigences et l’article sur la désignation. Les occurrences de mots citées ci-dessus portent sur ces fichiers d’aperçu ; l’affirmation honnête est donc que ces mots n’apparaissent pas dans l’aperçu, et non qu’ils n’apparaissent nulle part dans le document acheté. L’article d’ISO 8752 sur le trou est cité d’après notre page précédente, qui l’a lu dans l’aperçu de cette norme. L’aperçu d’ISO 286-2 contient en entier le tableau 1, les degrés de tolérance normalisés, d’où viennent les valeurs IT6 et IT7 ; il s’arrête avant les tableaux d’écarts limites pour H et m, et l’aperçu d’ISO 286-1 s’arrête au milieu de l’article 3. Cette page ne cite donc aucun écart limite pour m6 ou H7 et renvoie plutôt à notre page précédente, dont la ligne calculée provient d’ISO 286-2. ISO 2338 et les deux parties d’ISO 286 sont citées sans lien vers le catalogue parce que nous n’avons pas pu confirmer leurs numéros auprès d’une seconde source, et ce site en a déjà publié un faux. Aucun calcul d’effort d’emmanchement n’est donné : nous n’avons pas trouvé de document primaire librement lisible énonçant le résultat du cylindre à paroi épaisse ; ce qui est rapporté ici est donc le terme manquant plutôt que l’équation.