Pourquoi l’ordre de serrage compte, et pourquoi certains assemblages sont resserrés

À lire aussi

• Couple et effort de serrage
• Choisir une tête
• Pourquoi les vis se desserrent
• Vis dans le plastique
• Réutiliser une vis
• Spécifier complètement une vis (en anglais)

Serrer régulièrement tout autour est l’habitude enseignée à tous

Étoile, croix, du centre vers l’extérieur : chaque métier transmet sa variante et, sur une bride avec joint, elle est réellement préférable à un ordre quelconque.

L’habitude est juste. Ce qui manque d’ordinaire est ce qu’elle corrige. Elle est donc parfois appliquée à des assemblages où l’interaction élastique est négligeable et omise là où elle existe.

Interaction élastique

Serrer une vis met sa tige en tension et comprime légèrement les pièces serrées. La quantité est faible. Elle est pourtant réelle.

Serrer la vis voisine déforme les mêmes pièces. La compatibilité des déformations modifie alors l’allongement de la première vis et donc sa précharge. Dans le cas courant, sa longueur serrée effective diminue, elle récupère une partie de son allongement et sa précharge baisse.

C’est l’interaction élastique, pas une erreur de l’opérateur.

Des pièces serrées plus souples et compressibles tendent à accentuer l’effet, mais l’épaisseur, l’entraxe, la rigidité en flexion de la bride ou de la coque, le contact et la souplesse des boulons interviennent aussi. Les brides avec joint sont le cas le mieux étudié. Pour les petites vis, les boîtiers en plastique, les métaux tendres et les empilements de rondelles et de revêtements jouent un rôle analogue.

C’est le modèle des ressorts appliqué aux voisines : le boulon est un ressort, et l’assemblage aussi.

Il faut donc les serrer régulièrement

Séquence en croix ou en étoile : asseoir la pièce uniformément

Procéder depuis un côté abaisse d’abord ce côté ; la pièce s’incline et chaque vis suivante est serrée contre une surface déjà déformée. Passer au côté opposé répartit les points d’application de l’effort pour que la pièce s’assoie à plat.

Passes progressives : ne pas faire absorber tout l’écart aux premières vis

Aller directement à la cible décharge les premières vis pendant la suite, d’une quantité inconnue. Les passes font monter toutes les positions ensemble : toutes à un premier niveau, contrôle de l’assise, puis augmentation.

Le dernier tour : récupérer l’écart restant

Il s’agit alors de vérifier, fixation par fixation, si ses voisines l’ont déchargée. Faire le tour de l’assemblage convient à cette tâche, ce qui explique que les recommandations pour les brides passent à cet ordre à la fin.

Pourquoi certains assemblages sont resserrés après un délai

La précharge peut continuer à baisser après le montage. Ce n’est plus une question de séquence, mais de temps.

• Tassement. Les aspérités microscopiques des faces d’appui et des contacts de filets s’aplatissent, sans que cela soit instantané.
• Fluage. Une pièce en plastique ou une forte pression d’appui entretient la déformation.

La perte dépend de la souplesse de la vis et des pièces serrées. VDI 2230 l’exprime comme le tassement divisé par la somme de ces souplesses. À conditions comparables, un montage plus raide, à longueur serrée effective plus courte, perd donc davantage par micromètre. Certaines conceptions augmentent volontairement la longueur serrée effective ou emploient une section de boulon plus souple. Il ne s’agit pas simplement d’acheter une vis plus longue et de la visser plus profondément.

Le resserrage est une mesure courante, sans garantir le rétablissement de la précharge initiale. Une fois le frottement modifié, réappliquer le même couple peut produire une autre précharge et surcharger le plastique, les filets ou le joint. La décision et le délai relèvent de la conception. PCC-1 ne traite le resserrage après démarrage que sous conditions de température et de temps, avec correction du frottement et évaluation du risque, et le déconseille généralement pour certains joints.

Face à une réclamation de desserrage, la relaxation n’est qu’une cause possible. Desserrage spontané sous déplacement transversal, hypothèse erronée de couple ou de frottement, filets endommagés, face d’appui écrasée, dilatations différentielles ou effort de serrage de conception insuffisant sont tout aussi prioritaires. Voir Pourquoi les vis se desserrent.

Petites vis dans du plastique : l’argument devient plus fort

Une séquence peut sembler excessive pour quelques vis M3. Les risques vont dans l’autre sens :

• Le plastique est beaucoup plus souple que le métal et se déforme davantage sous la même précharge. L’effet sur l’interaction entre vis dépend toutefois de la structure : c’est un motif de prudence, pas une règle générale.
• Les pièces en plastique sont souvent des coques minces ; serrer un côté d’abord peut déformer tout le panneau.
• Le plastique flue, donc la perte avec le temps est aussi plus forte.

Une méthode raisonnable consiste à amener d’abord toutes les vis au léger contact, vérifier l’assise, puis atteindre la cible en deux ou trois passes, en croix ou du centre vers l’extérieur selon la forme. Aucune norme prescrivant cette méthode pour les pièces en plastique n’a été trouvée. C’est une pratique d’ingénierie à valider sur la pièce réelle. Voir les vis pour plastique.

Ce que l’instruction de travail doit préciser

• La séquence exacte, sous forme de schéma numéroté ; au-delà de quatre fixations, « en croix » n’est pas univoque.
• Le nombre de passes et la valeur de chacune, en pourcentage ou en couple réel, pas « serrer légèrement d’abord ».
• L’existence d’un dernier tour et son critère de fin. « Jusqu’à ce que rien ne bouge » n’a de sens qu’avec le couple associé ; chez PCC-1, la passe se fait à 100% du couple cible vérifié.
• La décision de resserrer et le délai. Si oui, c’est une étape du procédé, pas une habitude.
• L’état de frottement pour lequel le couple a été validé. Un autre traitement de surface impose une nouvelle validation ; voir Couple et effort de serrage.

C’est le même thème que consigner les hypothèses (en anglais) : séquence, passes et délai sont des hypothèses. Écrites, elles sont appliquées et peuvent être vérifiées en cas de problème.

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

Pourquoi serrer plusieurs vis dans un ordre précis ?

Parce que le serrage d’une vis modifie la précharge des autres par interaction élastique. La séquence permet une assise uniforme. L’effet n’est toutefois pas toujours une perte : il peut être négatif, presque nul ou positif.

Pourquoi serrer par passes progressives ?

Aller directement à la cible décharge les premières vis d’une quantité inconnue. ASME PCC-1–2022 donne les plages 20–30%, 50–70%, puis 100% pour sa séquence traditionnelle en étoile. 30/60/100 est une simplification de seconde main et ces valeurs concernent des brides avec joint.

Pourquoi la dernière passe suit-elle le pourtour ?

Elle vérifie chaque fixation pour savoir si ses voisines l’ont déchargée. PCC-1 répète la passe de contrôle au couple cible vérifié jusqu’à l’absence de rotation. Le sens horaire n’est pas une exigence de l’édition 2022.

Le resserrage rétablit-il la précharge ?

Ce n’est pas garanti. Après modification du frottement, le même couple peut donner une autre précharge et surcharger le plastique, les filets ou le joint. Le resserrage après démarrage reste une pratique conditionnelle.

Une séquence est-elle nécessaire pour de petites vis dans du plastique ?

La justification est plutôt plus forte : le plastique est souple, souvent en coque mince, et il flue. Amener toutes les vis au contact puis serrer en deux ou trois passes est une pratique à valider ; aucune norme la prescrivant pour le plastique n’a été trouvée.