Une visseuse est essayée sur deux assemblages, et ils diffèrent d’un facteur 24

30 degrés font un douzième de tour. 720 font deux tours complets. Cela donne un facteur de 24, une division qui est la nôtre et non celle de la norme, et c’est la raison pour laquelle un chiffre qui marchait hier ne marche pas aujourd’hui.

Cette page ne recommande aucune valeur de couple et ne donne aucun conseil de serrage. Elle ne nomme ni outil ni marque. Elle lit une méthode d’essai pour savoir ce que promet réellement le chiffre de performance publié d’un outil.

Quatre mots

Sur un forum de travail du bois, avec 3189 points et 342 réponses, quelqu’un racontait avoir demandé à son père, encadreur et menuisier depuis 50 ans, la sagesse de toute une carrière. La réponse fut « Ne serre pas ces trucs trop fort, bon sang. » (traduction)

Le fils a ensuite écrit la phrase qui en fait une vraie question plutôt qu’une plaisanterie : « trouver la pression de serrage parfaite ou obtenir le couple de vissage juste demande du savoir-faire, de l’expérience et une compréhension profonde de ses matériaux » (traduction).

Une compréhension profonde de ses matériaux, voilà ce qui mérite d’être creusé, car c’est aussi la variable qu’une norme doit maîtriser avant de pouvoir mesurer quoi que ce soit. Nous avons lu le message et non ses réponses, et aucun pseudonyme du forum n’apparaît ici.

L’assemblage a un taux, et ce n’est pas celui de l’outil

La norme définit la grandeur en une ligne. Taux de couple : l’augmentation du couple avec le déplacement angulaire lors de l’avance d’un élément de fixation dans un assemblage fileté, exprimée en newtons-mètres par tour.

Pas une propriété de la visseuse. Une propriété de ce que l’on serre. Un joint, un bois tendre, une longue vis traversant un empilage épais cèdent de l’angle lentement, et le couple monte lentement avec lui. Une face dure et plane sur un élément court ne cède presque rien, et le couple arrive d’un coup.

L’édition de 1994 énonce clairement la version pratique. Sur un assemblage à faible taux de couple, qu’elle appelle assemblage souple, le serrage s’effectue en général en plusieurs tours de l’élément de fixation. Sur l’assemblage à fort taux, il se fait en une fraction de tour, et là l’inertie des pièces tournantes de l’outil peut rendre le couple réellement transmis à l’élément plus élevé que celui que le même outil fournit sur l’assemblage souple.

Et elle dit pourquoi les deux sont exigés : les taux fort et faible « encadrent la plage pratique des conditions qui influent sur le couple fourni par l’outil » (traduction). Les deux assemblages ne sont pas typiques. Ce sont les bords.

Ce qui est mesuré, c’est une dispersion

Lisez le domaine d’application et remarquez à quoi sert la méthode. Elle fournit une méthode de mesure de la répétabilité du couple, la dispersion : sur une plage de taux de couple, sur une plage de réglage du couple et sur un nombre de cycles de fonctionnement. Nulle part ce n’est une méthode pour certifier qu’un outil délivre un couple.

Les grandeurs rapportées en découlent. Sur chaque assemblage séparément : couple moyen, étendue, écart-type, la dispersion de couple 6s, et cette dispersion en pourcentage de la moyenne. Six sigma signifie ici plus et moins trois écarts-types, ce qui, selon la norme, couvre 99,73 pour cent d’une population à distribution normale. Puis sur les deux assemblages : couple moyen combiné, décalage de moyenne, dispersion de couple combinée, et celle-ci en pourcentage.

Le décalage de moyenne est la grandeur intéressante. Il est défini comme la différence de couple moyen d’un même outil utilisé sur deux assemblages de taux de couple différents au même réglage. La norme a un nom pour l’écart entre ce que fait votre visseuse dans du pin et ce qu’elle fait dans de l’acier, et tout l’essai existe pour chiffrer cet écart.

L’essai comprend 25 relevés sur chacun des deux assemblages, soit 50 par essai de performance, une addition qui est la nôtre. Et une ligne de la méthode mérite d’être citée à part : « L’outil doit être fixé rigidement sur le banc d’essai afin d’éviter toute influence de l’opérateur. » (traduction) Le chiffre publié est ce que fait l’outil une fois l’humain retiré.

Le chiffre phare est mesuré sur l’assemblage souple

Une définition mérite d’être lue deux fois. Le couple nominal est le couple moyen le plus élevé, tel que défini par le constructeur, que peut atteindre un outil essayé sur un assemblage à faible taux de couple. L’assemblage L. Celui qui demande deux tours.

Le chiffre de la fiche technique est donc établi à l’extrémité facile de la plage que la norme elle-même dit que l’outil doit affronter, puis la dispersion de couple combinée vous indique jusqu’où se déplace l’autre extrémité. Les deux faits proviennent du même document, et un seul d’entre eux quitte d’ordinaire l’usine.

L’outil avec lequel la plupart des gens serrent trop est hors du domaine

Le domaine d’application comporte une liste d’exclusions, et elle est courte.

L’édition de 2017 s’arrête là. L’édition de 1994 terminait la même phrase par une raison, puis la raison a été supprimée : ces outils sont exclus « en particulier parce que le couple appliqué par ces outils ne peut pas être mesuré au moyen des types d’instruments conventionnels » (traduction).

Rien sur cette page ne décrit ce que fait une visseuse à chocs, parce que le document ne les couvre pas et que nous ne comblerons pas le vide par une supposition. Ce que consigne l’édition ancienne, c’est qu’en 1994 la manière ordinaire de mesurer le couple ne fonctionnait pas sur ces outils. C’est une affirmation sur l’instrumentation, pas sur la qualité des outils.

Et le vérifier après coup ne le mesure pas non plus

Encore une phrase, tirée de la méthode d’essai de 1994, qui va plus loin que tout ce qui concerne les outils.

Remettre une clé sur un élément déjà serré mesure le couple nécessaire pour le faire bouger à nouveau, et la norme dit que cela se corrèle mal avec ce qui vous importait. C’est pourquoi la mesure doit être prise pendant que l’assemblage se fait, et pourquoi personne ne peut trancher un différend sur un assemblage terminé en le revérifiant.

La même méfiance apparaît partout dès qu’on la cherche. Une spécification de boulonnerie de charpente a publié un tableau de couples en 1951 et l’a retiré 3 ans plus tard au vu d’écarts de plus ou moins 40 pour cent, et la norme fédérale américaine d’électricité n’imprime aucune valeur de couple. Trois documents sans lien, une même habitude : ne pas se fier au chiffre seul.

Ce que la norme refuse de faire

Deux limites sont énoncées dans l’introduction même du document, et toutes deux comptent pour la lecture de tout chiffre publié.

• La méthode est conçue pour mesurer la performance en laboratoire, et « n’est pas destinée à servir d’essai de contrôle de routine en usine » (traduction)
• Elle « reste une procédure d’essai fondamentale, sans chercher à fixer de critères d’acceptation » (traduction). Toute exigence minimale de performance relève de la responsabilité de l’utilisateur

La norme vous dira donc à quel point un outil varie. Elle ne vous dira pas quelle variation est acceptable pour ce que vous construisez. Ce jugement a été rendu à l’utilisateur avant même la première mesure.

Ce qu’il faut en retenir

• Le taux de couple appartient à l’assemblage, pas à l’outil, et se mesure en newtons-mètres par tour
• Les deux assemblages d’essai diffèrent d’un facteur 24 : couple plein en environ un douzième de tour sur l’un, en environ deux tours sur l’autre
• L’outil est essayé sur les deux au même réglage, et la différence entre les deux moyennes porte un nom, le décalage de moyenne
• Ce que mesure la méthode, c’est la dispersion, exprimée comme une étendue 6s couvrant 99,73 pour cent des relevés, pas un couple
• Le couple nominal est établi sur l’assemblage souple, l’extrémité facile de la plage
• 25 relevés sur chaque assemblage, l’outil étant fixé rigidement pour que l’opérateur ne puisse pas l’influencer
• Les clés à chocs et à impulsions sont hors de la norme. L’édition de 1994 en donnait la raison : leur couple appliqué ne pouvait pas être mesuré avec une instrumentation conventionnelle ; l’édition de 2017 garde l’exclusion et supprime la raison
• Le couple résiduel statique se corrèle mal avec l’état de l’assemblage, les mesures sont donc prises dynamiquement pendant le serrage
• La norme ne fixe aucun critère d’acceptation. Ce qui est suffisant est laissé à l’utilisateur

50 ans de métier ont donné quatre mots, et c’est un meilleur conseil que n’importe quel chiffre. La norme lui donne raison à sa manière. Elle ne dit jamais quel doit être le couple. Elle consacre 15 pages à mesurer de combien le même outil, au même réglage, manquera la cible.

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

Que mesure réellement l’ISO 5393 ?

La répétabilité du couple, que la norme appelle dispersion. Elle fournit une méthode pour mesurer cette dispersion sur une plage de taux de couple, sur une plage de réglage du couple définie par le constructeur et sur un nombre de cycles de fonctionnement. C’est une méthode de laboratoire, qui n’est pas destinée à servir d’essai de contrôle de routine en usine.

Qu’est-ce qu’un taux de couple ?

L’augmentation du couple avec le déplacement angulaire lors de l’avance d’un élément de fixation dans un assemblage fileté, exprimée en newtons-mètres par tour. C’est une propriété de l’assemblage serré plutôt que de l’outil qui serre.

À quel point les deux assemblages d’essai diffèrent-ils ?

Dans l’édition de 1994, l’assemblage à fort taux de couple atteint le couple d’essai plein à partir de 10 pour cent sur 27 degrés de rotation, environ 30 degrés depuis zéro. L’assemblage à faible taux de couple demande au moins 650 degrés, environ 720 depuis zéro. C’est un douzième de tour contre deux tours complets, un facteur de 24 selon notre division.

Pourquoi essayer sur deux assemblages ?

Parce que la norme dit que les taux fort et faible encadrent la plage pratique des conditions qui influent sur le couple fourni par un outil. Le même outil au même réglage est utilisé sur les deux, et la différence entre les deux couples moyens est rapportée comme décalage de moyenne.

Le couple nominal d’un outil est-il le maximum qu’il puisse fournir ?

Il est défini comme le couple moyen le plus élevé, tel que défini par le constructeur, que peut atteindre un outil essayé sur un assemblage à faible taux de couple. C’est l’assemblage souple, celui qui demande deux tours. La norme s’attend aussi à ce que le même outil se comporte différemment sur l’assemblage rigide, et le quantifie séparément.

Cela couvre-t-il les visseuses à chocs ?

Non. Le domaine d’application exclut les clés à chocs ou à impulsions, les clés à cliquet ou à embrayage à cliquet, et les autres outils qui font avancer les éléments de fixation par incréments discontinus. Rien sur cette page ne décrit ce que fait un tel outil. L’édition de 1994 donnait la raison de l’exclusion, à savoir que le couple appliqué par ces outils ne peut pas être mesuré au moyen des types d’instruments conventionnels ; l’édition de 2017 garde l’exclusion et supprime la raison.

Puis-je vérifier un élément serré en y remettant une clé dynamométrique ?

La norme ne le recommande pas pour ses propres besoins. Elle indique que les mesures statiques du couple résiduel présentent une faible corrélation avec l’état de l’assemblage, c’est-à-dire la tension, et exige donc que toutes ses mesures de performance soient réalisées dynamiquement pendant le processus de serrage.

La norme dit-elle quelle performance est suffisante ?

Non. Son introduction indique qu’elle reste une procédure d’essai fondamentale sans chercher à fixer de critères d’acceptation, et que toute exigence minimale de performance relève de la responsabilité de l’utilisateur, selon les exigences de l’application concernée.

Quel couple dois-je utiliser pour mes vis ?

Cette page n’y répond pas et ne donne aucun conseil de serrage. Ce qu’elle établit, c’est pourquoi un réglage unique se transpose mal d’un matériau à l’autre : c’est l’assemblage, pas l’outil, qui fixe la vitesse de montée du couple, et la norme qui mesure les outils définit ses deux assemblages de référence avec un facteur 24 d’écart.

Références

• ISO 5393:2017, Rotary tools for threaded fasteners, Performance test method. Troisième édition, aperçu gratuit de 15 pages allant jusqu’à la page imprimée 9, avec le domaine d’application, l’introduction et l’intégralité des termes et définitions
• ISO 5393:1994, deuxième édition, aperçu gratuit de 9 pages allant jusqu’aux exigences relatives aux assemblages d’essai, à la méthode d’essai et à l’article d’évaluation
• r/woodworking, où 50 ans d’expérience d’un artisan ont tenu en quatre mots sur le serrage

Deux aperçus gratuits ont été téléchargés et lus : ISO 5393:2017 (catalogue 63133, 15 pages, jusqu’à la page imprimée 9) et ISO 5393:1994 (catalogue 11429, 9 pages, jusqu’à l’article d’évaluation). C’est la première fois que ce site utilise une norme du comité des outils motorisés, et chaque valeur citée de l’une ou l’autre édition a été vérifiée sur une image rendue de la page plutôt que sur du texte extrait. Les valeurs angulaires des assemblages à fort et à faible taux de couple, 27 et 650 degrés et leurs totaux de 30 et 720, proviennent de l’édition de 1994, car l’aperçu de 2017 s’arrête avant son propre article sur les assemblages d’essai. L’introduction de 2017 indique que la version comporte quelques modifications des spécifications des assemblages d’essai et de la méthode d’essai, et que les résultats obtenus avec elle ne devraient pas différer sensiblement de ceux de la version précédente ; c’est la formulation du document, et nous n’affirmons pas que les valeurs de 2017 sont identiques. Ce qui suit relève de notre propre calcul, non d’affirmations de l’une ou l’autre édition : que 720 divisé par 30 donne 24 et que 650 divisé par 27 donne à peu près autant ; que 30 degrés font un douzième de tour et 720 deux tours ; que 25 relevés sur chacun de deux assemblages font 50 par essai ; et que la plage de couple applicable de 0,5 à 2 000 newtons-mètres couvre un facteur de 4000. La norme exclut explicitement les clés à chocs et à impulsions, les clés à cliquet et les clés à embrayage à cliquet ; rien sur cette page ne décrit donc le comportement d’un tel outil. Nous ne recommandons aucune valeur de couple, ne donnons aucun conseil de serrage, ne commentons aucun outil et ne nommons aucune marque. Une phrase de l’article 5.2.1 de 1994 sur l’assemblage à fort taux est endommagée dans l’original numérisé ; nous n’avons utilisé que les parties lisibles et ne l’avons pas citée textuellement. L’ISO 2787, le guide d’étalonnage EURAMET et les annexes A à G de l’édition de 2017 n’ont pas été lus. Nous avons lu le message du forum et non ses réponses, et aucun pseudonyme du forum n’apparaît sur cette page.