Spécifier une rondelle : « une rondelle M4 », ce sont trois pièces différentes

Trois séries de diamètre extérieur, une seule dimension nominale

ISO 7091 est la série normale dans un grade de produit plus grossier ; c’est pourquoi la même rondelle nominale peut aussi différer en tolérance et en qualité de finition sans différer sur le papier par ses dimensions.

Comment lire la spécification d’une rondelle

Une rondelle se définit par cinq éléments, dont les trois premiers sont des dimensions :

• Diamètre intérieur — et il est plus grand que la vis, puisque la vis doit passer. Une « rondelle M4 » a un diamètre intérieur supérieur à 4 mm, pas de 4 mm
• Diamètre extérieur — les séries ci-dessus
• Épaisseur — qui, dans les petites dimensions, est comparable à la hauteur de tête, et n’est donc pas sans effet
• Matériau — acier au carbone, inox, laiton, nylon, fibre
• Classe de dureté et traitement de surface — l’élément le plus souvent omis, et celui qui compte le plus

On ajoute donc une rondelle — et ce qu’elle fait vraiment est autre chose

« Elle répartit la charge » est la réponse habituelle, et c’est la moins importante des quatre, sauf dans les matériaux tendres. Par ordre de fréquence comme raison réelle :

• Elle offre une surface d’appui constante. Le coefficient de frottement sous tête décide pour l’essentiel de la part de votre couple qui devient effort de serrage, et une rondelle rend cette surface identique à chaque fois, quel que soit l’état de surface de la pièce — c’est tout le problème du serrage au couple
• Elle protège la surface des rayures de la tête en rotation — esthétique sur une pièce peinte, fonctionnel sur une face d’étanchéité
• Elle franchit un trou surdimensionné ou oblong, le cas pour lequel la série large existe à juste titre
• Elle répartit la pression d’appui — réellement important dans l’aluminium, le plastique et le bois, largement sans objet dans l’acier

Ajouter une rondelle, c’est modifier l’assemblage

Placez une rondelle sous une tête qui appuyait jusque-là directement sur la pièce, et l’interface de frottement se déplace. Elle se situe désormais entre vis et rondelle et entre rondelle et pièce, au lieu d’entre vis et pièce, avec d’autres coefficients et une seconde interface qui peut glisser.

• L’effort de serrage obtenu pour le même couple change, généralement à la hausse avec une rondelle dure et lisse — ce qui peut surcharger un filetage qui était jusque-là correct
• La longueur serrée augmente de l’épaisseur de la rondelle, ce qui aide légèrement contre l’écrasement des surfaces et réduit légèrement la longueur d’engagement du filetage si la longueur de vis reste la même
• Une rondelle libre peut tourner avec la tête, déplaçant sans prévenir l’interface de glissement vers la face entre rondelle et pièce

Les types, et s’ils font ce qu’ils prétendent

En dessous de M3, trois choses changent

• L’épaisseur de la rondelle devient une fraction notable de la hauteur de tête — comme tout le reste à ces dimensions —, elle modifie donc visiblement la longueur de filetage qui reste en prise
• Le coût de manutention augmente fortement. Alimenter de façon fiable une rondelle M2 libre est plus difficile qu’alimenter la vis, et c’est exactement pourquoi les vis SEMS existent — la rondelle est montée en usine et ne peut pas tomber
• La planéité et les bavures comptent proportionnellement plus. Une bavure négligeable sous une tête M8 devient un basculement sous une tête M2

Ce qu’il faut inscrire sur le plan

• Le numéro de norme — ISO 7089, ISO 7092 ou ISO 7093, pas « rondelle M4 »
• Le matériau et la classe de dureté, car une rondelle tendre est une source d’écrasement
• Le traitement de surface, vérifié par rapport aux pièces qu’elle touche — une rondelle est un troisième métal dans l’assemblage
• Si elle est nécessaire, formulé comme une fonction. « Rondelle pour surface d’appui constante » survit à une revue de réduction des coûts ; une ligne de nomenclature inexpliquée, non

Une ligne de ce tableau a complètement perdu ses papiers : les rondelles élastiques ondulées et cintrées vendues sous DIN 137 renvoient à une norme retirée sans remplacement.

Cet article traite de l’étape 3 : tête. L’ordre complet est support, filetage, tête, empreinte, finition et documentation. L’article anglais Specifying a screw explique pourquoi le modifier entraîne une reprise.

Questions fréquentes

Dans quel sens monter une rondelle plate ?

Pour une rondelle plate ordinaire, les normes ne disent rien, car il n’y a rien à orienter. Ni ISO 7089 ni ISO 7090 ne spécifient de sens de montage. Le conseil courant de placer le côté chanfreiné vers la tête de vis ne s’applique pas non plus à ISO 7090, car son chanfrein est sur le diamètre extérieur — son domaine d’application le dit en ces termes — et son alésage est le même que celui d’ISO 7089, si bien que la retourner ne dégage pas le congé sous tête. Une rondelle qui dégage vraiment le congé nécessite un alésage fraisé, et la règle qui existe pour elle figure dans NASA-STD-5020A : face fraisée vers la tête de vis. Ce qui compte sur une rondelle découpée ordinaire, c’est la planéité et les bavures, d’autant plus que la dimension est petite.

Comment lire la spécification d’une rondelle ?

Par cinq éléments : diamètre intérieur, diamètre extérieur, épaisseur, matériau, et classe de dureté avec traitement de surface. Le diamètre intérieur est plus grand que la vis, puisque la vis doit passer — une rondelle M4 a un diamètre intérieur supérieur à 4 mm. Le diamètre extérieur est fixé par la série, et la dureté est l’élément le plus souvent omis et celui qui compte le plus, car une rondelle plus tendre que les pièces voisines se déforme sous la tête et fait perdre de la précharge.

Pourquoi des rondelles de même dimension ont-elles des diamètres extérieurs différents ?

Parce que les rondelles plates existent en plusieurs séries de diamètre extérieur. De la plus petite à la plus grande : étroite (ISO 7092 / DIN 433), normale (ISO 7089 / DIN 125), large (ISO 7093 / DIN 9021, environ 3 fois le diamètre nominal) et très large (ISO 7094). De l’étroite à la large, le diamètre extérieur fait plus que doubler, ce qui décide si la rondelle entre dans un lamage et quelle surface d’appui reçoit un matériau tendre. Spécifiez le numéro de norme plutôt que la dimension.

À quoi sert réellement une rondelle ?

Le plus souvent, à offrir une surface d’appui constante pour que le frottement sous tête soit reproductible — et ce frottement décide pour l’essentiel de la part du couple appliqué qui devient effort de serrage. Viennent ensuite la protection de la surface contre la tête en rotation et le franchissement d’un trou surdimensionné ou oblong. La répartition de la pression d’appui, la réponse habituelle des manuels, compte réellement dans l’aluminium, le plastique et le bois, et est largement sans objet dans l’acier.

Ajouter une rondelle modifie-t-il l’assemblage ?

Oui. L’interface de frottement passe de vis–pièce à vis–rondelle plus rondelle–pièce, avec d’autres coefficients et une seconde surface qui peut glisser ; l’effort de serrage obtenu pour le même couple change donc — généralement à la hausse avec une rondelle dure et lisse, ce qui peut surcharger un filetage jusque-là correct. La longueur serrée augmente aussi de l’épaisseur de la rondelle. Traitez-la comme une modification exigeant une revalidation, pas comme un ajout gratuit à la nomenclature.

Les rondelles ressort fonctionnent-elles ?

Le manuel de conception des fixations de la NASA juge le type fendu inutile comme freinage une fois aplati par la précharge, et il s’aplatit bien en dessous de l’effort de serrage normal. Les rondelles à dents agissent en mordant la face d’appui, ce qui enlève le revêtement et peut amorcer un problème de corrosion. Les paires autobloquantes à cames sont efficaces en essai de vibrations transversales. Une rondelle Belleville résout encore un autre problème — elle maintient la précharge à travers le tassement et les cycles thermiques au lieu d’empêcher la rotation.

Références

• ISO 7089 — Plain washers — Normal series, product grade A
• ISO 7092 — Plain washers — Small series, product grade A
• ISO 7093-1 — Plain washers — Large series
• NASA RP-1228 — Fastener Design Manual (évaluation des rondelles ressort fendues)