L’écrou était collé pour ne pas pouvoir tourner. Il a quand même perdu 40 % de son effort de serrage.

L’expérience

Jiang, Zhang et Lee voulaient étudier le tout premier stade du desserrage spontané sous charge transversale cyclique. Pour séparer la rotation de tout le reste, ils ont collé les écrous aux vis avec un frein-filet fort, de sorte que le dévissage n’était plus un mécanisme possible.

Une étude ultérieure de Gong, Liu et Ding comportait un témoin qui montre la même chose par l’autre bout. Ils ont comparé des modèles avec et sans angle d’hélice. La chute initiale brutale apparaissait dans les deux. Un filetage sans hélice ne peut pas se dévisser, donc la perte initiale ne peut pas être principalement un dévissage. Dans leurs cas simulés, la composante de plasticité cyclique se stabilisait en grande partie après environ trois à dix cycles — mais c’est un chiffre propre à l’essai, pas une règle générale.

Ce n’est pas simplement du tassement, et la distinction figure dans la directive

L’objection évidente est qu’il s’agirait de tassement sous un autre nom. Ce n’est pas le cas, ou du moins cela n’a pas été démontré, et la VDI 2230 sépare délibérément les deux.

Le §5.4.2.1 définit le tassement de façon étroite : l’aplatissement plastique de la rugosité de surface après montage, la perte de précharge qui en résulte étant calculée par l’équation (113). Cette définition peut plausiblement couvrir une partie de l’écrasement des aspérités observé au début d’un essai de vibration. Elle ne couvre pas automatiquement le rochet cyclique en fond de filet ni le mécanisme de redistribution des contraintes.

Le repère au marqueur y est donc aveugle

C’est ici que change ce que nous conseillons. Notre propre article expliquant pourquoi les vis se desserrent recommande le repère témoin : un trait sur l’écrou et la bride, vérifié plus tard. Il ne coûte rien et il est réellement utile. Mais il vaut la peine de préciser ce qu’il peut et ne peut pas faire.

La NASA-STD-5017B traite le marquage de couple comme une vérification d’assemblage — la preuve que l’opération a été effectuée — et non comme une mesure de précharge. C’est ainsi qu’il faut lire un repère témoin : il atteste un processus et détecte la rotation. Une perte de précharge importante sans rotation peut se produire sans le perturber le moins du monde.

Alors on resserre pour voir — sauf que cela mesure le frottement

Le réflexe suivant consiste à mettre une clé dynamométrique sur la vis et à vérifier qu’elle tient encore le couple spécifié. C’est un vrai contrôle, et il détecte de vrais problèmes. Ce qu’il ne fait pas, c’est indiquer l’effort de serrage restant.

• Le couple de décollement n’est pas le couple de serrage mis à l’échelle de la précharge restante. Nassar et Yang ont établi des expressions distinctes pour le couple de serrage et le couple de décollement, qui incluent explicitement le frottement cinétique par opposition au frottement statique, la géométrie du filetage, le frottement sous tête et la répartition de la pression de contact
• Le couple résiduel peut varier sans que la précharge varie. Jiao, Nam, Kim et Oh ont fait varier revêtements, lubrification, niveau de couple et scénario de serrage, et ont constaté que des changements de frottement et de topographie de surface modifiaient le couple résiduel sans variation équivalente de la précharge
• Sur leurs éprouvettes serrées en série, la corrélation allait dans le mauvais sens — les mesures de couple résiduel dans le sens du serrage comme dans le sens du desserrage étaient corrélées négativement à la précharge
• Le contrôle lui-même modifie la pièce. L’application du couple de contrôle peut changer l’état de contrainte et de déformation plastique de la vis

Ce qui la mesure vraiment

Pour donner un ordre de grandeur : une équipe de la NASA et de l’Aerospace Corporation a rapporté qu’une mesure ultrasonore étalonnée concordait avec un capteur de force à environ ±3 % sur leur montage particulier, contre une dispersion de précharge d’environ ±25 % pour un serrage au couple ordinaire. Ce rapport est l’argument pour instrumenter un assemblage qui compte vraiment — et il concorde avec ce que dit déjà le facteur de serrage.

Ce que nous n’affirmons pas

Qu’en faire

1. Gardez le marqueur. Il ne coûte rien et répond de façon définitive à une question : l’écrou a-t-il tourné ? Simplement, ne lisez pas un trait intact comme « précharge intacte ».
2. Supprimez le glissement transversal au lieu de surveiller le symptôme. Goupilles, épaulements, frottement d’interface plus élevé. C’est la seule contre-mesure qui traite la cause au lieu de la combattre — la liste hiérarchisée figure dans pourquoi les vis se desserrent.
3. Si l’assemblage compte, mesurez la longueur, pas le couple. Par ultrasons ou par instrumentation, avec l’étalonnage qu’exige la méthode.
4. N’acceptez pas un contrôle au couple comme preuve de l’effort de serrage, sauf si quelqu’un a étalonné ce contrôle sur cet assemblage.
5. Décidez quelle défaillance vous cherchez réellement. La rotation, la perte de précharge sans rotation et la fissuration par fatigue demandent trois instruments différents, et une clé dynamométrique n’est la bonne réponse pour aucune d’elles.

Références

• Yanyao Jiang, Ming Zhang et Chu-Hwa Lee, ‘A Study of Early Stage Self-Loosening of Bolted Joints’, Journal of Mechanical Design 125(3), 2003, p. 518–526, DOI 10.1115/1.1586936 — écrous collés aux vis ; perte d’effort de serrage de 10 % à plus de 40 % après 200 cycles ; plasticité cyclique et rochet aux fonds des filets en prise
• Hao Gong, Jianhua Liu et Xiaoyu Ding, ‘Study on the mechanism of preload decrease of bolted joints subjected to transversal vibration loading’, Proc. IMechE Part B 233(12), 2019, p. 2320–2329, DOI 10.1177/0954405419838675 — la comparaison avec et sans angle d’hélice ; phase I attribuée à la redistribution des contraintes et à la déformation plastique cyclique
• VDI 2230 partie 1:2015 §5.4.2 (tassement, desserrage spontané, relaxation, température et surcharge énumérés comme causes distinctes) et §5.4.2.1 avec l’équation (113) (tassement défini comme aplatissement plastique de la rugosité de surface après montage)
• Sayed A. Nassar et Xianjie Yang, ‘Novel Formulation of the Tightening and Breakaway Torque Components in Threaded Fasteners’, Journal of Pressure Vessel Technology 129(4), 2007, p. 653–663, DOI 10.1115/1.2767354
• Yixuan Jiao, Juhyun Nam, Dongwon Kim et Je Hoon Oh, ‘Residual torque–preload correlation in bolted joints and its application to reducing preload dispersion’, Engineering Structures 361, 2026, 122949, DOI 10.1016/j.engstruct.2026.122949
• Jianfei Fan et coauteurs, ‘Failure behaviour of bolted structures under cyclic transverse displacement’, Tribology International 178, 2023, 108030 — l’allure rapide–lente–rapide, dans un contexte de fatigue jusqu’à rupture
• NASA-STD-5020B §4.3.2 (la relation entre couple, angle ou allongement et précharge doit être justifiée par des essais) ; NASA-STD-5017B (marquage de couple comme vérification d’assemblage) ; ASTM E1685-20(2026) §§4–5 (impulsion-écho ultrasonore) ; Johnson et coauteurs, NASA et Aerospace Corporation, 2014, NTRS 20150004065 (environ ±3 % pour les ultrasons par rapport à un capteur de force étalonné, contre environ ±25 % pour le serrage au couple)

L’acceptation d’un assemblage donné relève de votre plan et de vos propres essais.

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

Une vis peut-elle perdre de l’effort de serrage sans que l’écrou tourne ?

Oui, et de façon importante. Dans une étude de 2003 de Jiang, Zhang et Lee, les écrous étaient collés aux vis avec un frein-filet fort pour rendre tout dévissage impossible, et la charge transversale cyclique a malgré tout réduit l’effort de serrage de 10 % à plus de 40 % après 200 cycles selon l’amplitude de la charge. Le mécanisme a été attribué à une plasticité cyclique localisée et à un rochet de déformation près des fonds des filets en prise, suivis d’une redistribution des contraintes, et non à une rotation de l’écrou.

N’est-ce que du tassement ?

Pas simplement, et la distinction compte parce que la VDI 2230 sépare les deux. La section 5.4.2 de la VDI 2230 partie 1 énumère l’écrasement des surfaces de contact, le desserrage spontané par rotation, la relaxation du matériau et la température ou la surcharge comme causes distinctes, et la section 5.4.2.1 définit étroitement le tassement comme l’aplatissement plastique de la rugosité de surface après montage. L’écrasement ordinaire peut contribuer dans un assemblage réel, mais les articles attribuent la chute précoce principalement à la plasticité cyclique et à la redistribution des contraintes aux contacts des filets, ce qui est un mécanisme différent.

Un repère témoin prouve-t-il que la précharge est toujours là ?

Non. Un trait sur l’écrou et la bride détecte la rotation relative, une manipulation et le dévissage, ce qui est réellement utile et ne coûte rien. Il ne peut pas détecter la plasticité cyclique en fond de filet, le tassement, la relaxation ou le fluage du matériau. La NASA-STD-5017B traite le marquage de couple comme une vérification d’assemblage et non comme une mesure de précharge, et une perte de précharge importante sans rotation peut se produire sans perturber le repère.

Puis-je vérifier la précharge restante avec une clé dynamométrique ?

Pas de manière fiable sans étalonnage sur cet assemblage précis. Nassar et Yang ont établi des expressions distinctes pour le couple de serrage et le couple de décollement, incluant le frottement cinétique et statique, la géométrie du filetage, le frottement sous tête et la répartition de la pression de contact ; le couple de décollement n’est donc pas le couple de serrage mis à l’échelle de la précharge restante. Jiao et ses coauteurs ont constaté que des changements de frottement et de topographie de surface modifiaient le couple résiduel sans variation équivalente de la précharge, et sur leurs éprouvettes serrées en série le couple résiduel était corrélé négativement à la précharge. L’application du couple de contrôle peut aussi modifier la vis elle-même.

Les contrôles au couple sont-ils donc inutiles ?

Non, et il serait faux de le dire. Un contrôle au couple détecte les mouvements importants, les fixations manquantes, les repères témoins rompus et une forte perte de résistance, autant de points qui comptent. Ce qu’il ne peut pas faire, c’est établir l’effort de serrage restant dans l’assemblage. Pour cela, il faut une méthode sensible à la précharge, comme la mesure d’allongement par ultrasons selon l’ASTM E1685, une vis instrumentée ou un indicateur de tension directe qualifié.

La précharge diminue-t-elle toujours en trois phases ?

Non. Une allure rapide, puis lente, puis de nouveau rapide est rapportée dans certaines expériences de fatigue jusqu’à rupture et y est réelle, mais ni les normes ni la littérature plus large n’en font une loi universelle, et il n’existe pas de limites de phases générales puisque celles rapportées dépendent de l’éprouvette et de la charge. Il faut aussi noter que la chute rapide finale dans ces expériences est associée à la propagation de fissures de fatigue et à la rupture finale, et non à un nouveau dévissage.