Boulons à haute résistance galvanisés : tous les coefficients de couple sont conformes, et le Japon impose pourtant le tour d’écrou

Le F8T galvanisé ne possède pas sa propre JIS

F8T est une classe japonaise de boulons hexagonaux à haute résistance pour assemblages à frottement, normalisée dans la JIS B 1186. Le F8T galvanisé à chaud ne possède pas de JIS distincte : l’article indique qu’il applique les valeurs de la JIS B 1186, chaque fabricant commercialisant ses produits sous l’agrément du ministre du Territoire, des Infrastructures, des Transports et du Tourisme. Ces valeurs comprennent une contrainte d’épreuve d’au moins 640 N/mm², une résistance à la traction de 800 à 1000 N/mm², un coefficient de couple de 0,110 à 0,150 et au moins 550 g/m² de zinc (HDZ55). Les rondelles perdent de la dureté sous l’effet du recuit pendant la galvanisation ; leur limite inférieure est donc fixée séparément.

Pourquoi les règles exigent le tour d’écrou

Les spécifications japonaises relatives aux ponts routiers et la norme de conception des structures ferroviaires imposent toutes deux le tour d’écrou pour le F8T galvanisé, en contrôlant le boulon dans son domaine plastique plutôt que par le couple dans son domaine élastique. L’article donne deux raisons : la variation d’épaisseur du revêtement sur les éléments et boulons galvanisés disperse la précharge, et la perte de précharge par relaxation est importante.

La procédure commence par un préserrage de l’assemblage (la norme ferroviaire indique 100 N·m pour M16, 150 pour M20 et M22, 200 pour M24), puis un marquage. L’écrou est ensuite tourné de 120° ± 30° pour les boulons dont la longueur ne dépasse pas cinq diamètres ; les boulons plus longs nécessitent un essai préliminaire. L’origine de cet angle est expliquée dans Couple plus angle.

Coefficients de couple de 1 038 boulons

L’étude portait sur les certificats de contrôle des boulons utilisés dans les projets de l’organisme ferroviaire et des sept constructeurs, ainsi que sur des boulons d’essai : 346 relevés, chacun correspondant à la moyenne de trois boulons.

Les moyennes se situent au milieu de la plage ; le minimum est à 0,005 au-dessus de la limite inférieure et le maximum à 0,007 au-dessous de la limite supérieure. Aucune relation nette avec la longueur du boulon. Et le coefficient de couple d’un fabricant était inférieur à 0,120 pour toutes les dimensions.

Des chiffres réguliers, convertis en effort de serrage

À couple donné, l’effort de serrage est inversement proportionnel au coefficient de couple. Entre le minimum et le maximum des certificats, 0.143 ÷ 0.115 = 1.24 : un lot à 0,115 atteint un effort de serrage supérieur de 24% à celui d’un lot à 0,143 pour le même couple. Pour M22 uniquement, avec une moyenne de 0,126 et un écart-type de 0,0058, deux écarts-types de part et d’autre donnent 0,114 à 0,138, soit environ ±9%. Ces conversions sont celles de ce site et reposent uniquement sur les valeurs des certificats.

La valeur du certificat est le résultat du contrôle produit pour ce lot de boulons. La variation du revêtement qui préoccupe les règles, sur les boulons comme sur les éléments galvanisés, ainsi que la relaxation après serrage, n’y figurent pas. Des certificats réguliers ne démontrent pas que le contrôle au couple serait assez précis ; les règles ont choisi de contrôler par l’angle (Une valeur de couple suppose un état de frottement).

Pour ceux qui spécifient les boulons

Choisissez d’abord la méthode de serrage. Si le contrôle au couple est retenu, déterminez le couple à partir du coefficient propre au boulon galvanisé, et non d’un tableau destiné aux boulons bruts ; la dispersion due au revêtement et à la relaxation demeure (Bon couple, mauvais effort de serrage).

Lisez le certificat du lot concerné. Dans une même plage, les fabricants peuvent présenter systématiquement des valeurs basses ou élevées. Un nouveau fournisseur ou un nouveau lot justifie de revérifier le couple.

L’écrou galvanisé constitue un sujet distinct. Son filetage est taillé après la galvanisation (Le filetage d’un écrou galvanisé à chaud est taillé après le dépôt du zinc).

Ce que cette page ne permet pas de conclure

Il s’agit de statistiques de certificats concernant le F8T japonais selon la JIS B 1186 ; elles ne se transposent pas directement aux classes ISO ni à d’autres règles nationales. La conversion en effort de serrage utilise uniquement les coefficients des certificats, sans variation réelle du revêtement ni relaxation. L’article ne traite pas de la fragilisation par l’hydrogène des boulons galvanisés à haute résistance (La protection anticorrosion qui casse la vis).

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

Peut-on serrer au couple des boulons à haute résistance galvanisés à chaud ?

Les règles japonaises relatives aux ponts routiers et aux structures ferroviaires imposent le tour d’écrou pour le F8T galvanisé : préserrage, puis rotation de 120° ± 30° pour les boulons dont la longueur ne dépasse pas cinq diamètres, en raison des variations d’épaisseur du revêtement et des fortes pertes par relaxation.

Quel est le coefficient de couple des boulons à haute résistance galvanisés ?

Une étude de 2020 portant sur les certificats de 1 038 boulons F8T galvanisés a trouvé des moyennes de 0,126 à 0,129, un minimum de 0,115 et un maximum de 0,143, pour une plage prescrite de 0,110 à 0,150. Un fabricant se situait sous 0,120 pour toutes les dimensions.

Références

• Komine et al. (2020) — Investigation of torque coefficient and mechanical property on hot dip galvanized high strength bolts, JSCE Journal A1 76(1):174–179 (J-STAGE, accès libre, en japonais)
• Couple plus angle

L’article a été lu intégralement ; les valeurs prescrites, le nombre de relevés, les coefficients de couple et les propriétés mécaniques sont ceux publiés. Ses tableaux indiquent le kN comme unité du coefficient de couple ; ce coefficient est sans dimension et est présenté ici sans unité. Le rapport d’effort de serrage et la plage de deux écarts-types sont des calculs de ce site.