Introduction
Cet article détaille les normes de performance mécanique des vis autoperceuses, telles que définies dans la norme GB/T 3098.11-2002. Ces normes garantissent la fiabilité et la fonctionnalité des vis autoperceuses pour les applications de fixation, en couvrant les matériaux, les propriétés métallurgiques et les performances mécaniques. Les vis autoperceuses sont conçues pour percer leur propre trou et former un filetage sans pré-perçage, ce qui les rend indispensables dans les secteurs de la construction, de l'automobile et de la fabrication.
Exigences techniques
1.1 Matériaux
Les vis autoperceuses doivent être fabriquées en acier cémenté ou en acier traité thermiquement afin de fournir la dureté et la durabilité nécessaires aux opérations de perçage et de taraudage.
1.2 Propriétés métallurgiques
1.2.1 Dureté de surface
Après traitement thermique, la dureté superficielle des vis autoperceuses doit être d'au moins 530 HV0,3.
1.2.2 Dureté du noyau
La dureté du noyau après traitement doit être :
- 320 HV5 à 400 HV5 pour les tailles de filetage ≤ ST4.2 ;
- 320 HV10 à 400 HV10 pour les tailles de filetage > ST4.2.
La température de revenu minimale recommandée est de 330 °C. Les températures de revenu comprises entre 275 °C et 315 °C doivent être évitées afin de minimiser le risque de fragilisation de la martensite revenue.
1.2.3 Profondeur de la couche cémentée
La profondeur de la couche cémentée doit être conforme aux valeurs du tableau 1.
| Taille du fil | Minimum | Maximum |
|---|---|---|
| ST2.9 et ST3.5 | 0.05 | 0.18 |
| ST4.2 à ST5.5 | 0.10 | 0.23 |
| ST6.3 | 0.15 | 0.28 |
1.2.4 Microstructure
Après traitement thermique, aucune ferrite en bandes ne doit apparaître dans la microstructure entre la couche superficielle durcie et le cœur.
1.2.5 Fragilisation par l'hydrogène
Les vis autoperceuses galvanisées présentent un risque de rupture dû à la fragilisation par l'hydrogène. Le fabricant et/ou le galvaniseur doivent prendre des mesures, notamment des essais conformément à la norme GB/T 3098.17, pour maîtriser ce risque. Les exigences relatives à l'élimination de la fragilisation par l'hydrogène dans les fixations galvanisées, conformément à la norme GB/T 5267.1, doivent également être prises en compte.
1.3 Propriétés mécaniques
1.3.1 Performances de forage
La partie de perçage de la vis doit percer un trou préfabriqué adapté à l'extrusion de filetages internes correspondants dans les conditions d'essai spécifiées à la section 2.2.1.
1.3.2 Performances de formation du filetage
Dans le trou préfabriqué percé conformément à la section 2.2.1, la vis autotaraudeuse doit extruder des filetages internes correspondants sans déformation lorsqu'elle est vissée dans la plaque d'essai spécifiée dans la section 2.2.1.1.
1.3.3 Résistance à la torsion
Lorsqu'elle est testée conformément à la section 2.2.3, la résistance à la torsion doit garantir que le couple de rupture est égal ou supérieur aux valeurs du tableau 4.
Méthodes d'essai
2.1 Essais de propriétés métallurgiques
2.1.1 Essai de dureté de surface
Les essais de dureté superficielle doivent être effectués conformément à la norme GB/T 4340.1. Les empreintes doivent être réalisées sur des surfaces planes, de préférence sur la tête de vis.
2.1.2 Essai de dureté du noyau
Les essais de dureté du noyau doivent être effectués conformément à la norme GB/T 4340.1 sur une microsection transversale.
2.1.3 Mesure de la profondeur de la couche cémentée
La profondeur de la couche cémentée doit être mesurée à l'aide d'un microscope sur une microsection longitudinale au niveau du flanc à mi-chemin entre la crête et la racine, ou à la racine pour les vis ≤ ST4.2. Pour l'arbitrage, utiliser la microdureté Vickers avec une force d'essai de 300 g sur le profil du filetage, en calculant la profondeur à partir du point dépassant la dureté du noyau de 30 HV.
2.1.4 Essai de microstructure
Les essais de microstructure doivent être conformes aux normes d'inspection métallographique pertinentes.
2.2 Essais des propriétés mécaniques
2.2.1 Essai de perçage et de taraudage
2.2.1.1 Appareil d'essai
La plaque d'essai doit être en acier à faible teneur en carbone (≤ 0,23%) et d'une dureté comprise entre 110 HV30 et 165 HV30 (conformément à la norme GB/T 4340.1). Son épaisseur doit être conforme au tableau 2. Le dispositif d'essai est illustré à la figure 1 (non représentée ici ; voir le schéma dans la norme).
| Taille du fil | Épaisseur de la plaque d'essai (mm) | Force axiale (N) | Durée maximale de vissage (s) | Vitesse de la vis sous charge (tr/min) |
|---|---|---|---|---|
| ST2.9 | 0.7 + 0.7 = 1.4 | 150 | 3 | 1800–2500 |
| ST3.5 | 1 + 1 = 2 | 150 | 4 | 1800–2500 |
| ST4.2 | 1.5 + 1.5 = 3 | 250 | 5 | 1800–2500 |
| ST4.8 | 2 + 2 = 4 | 250 | 7 | 1800–2500 |
| ST5.5 | 2 + 3 = 5 | 350 | 11 | 1000–1800 |
| ST6.3 | 2 + 3 = 5 | 350 | 13 | 1000–1800 |
Remarque : L’épaisseur de la plaque d’essai peut être constituée de deux plaques d’acier. Ces valeurs sont données à titre indicatif uniquement pour le contrôle de réception.
2.2.1.2 Procédure de test
Vissez la vis revêtue ou non revêtue (selon l'application) dans la plaque d'essai jusqu'à ce qu'un filet soit entièrement traversant. La force axiale et la vitesse de vissage indiquées dans le tableau 2 s'appliquent aussi bien au perçage qu'au taraudage.
2.2.2 Inspection de forage
Un contrôle du perçage peut être effectué par accord préalable. Plaque d'essai conforme à la section 2.2.1.1, épaisseur selon le tableau 3. Pré-percer un point de positionnement. Après perçage, le diamètre maximal du trou ne doit pas dépasser les limites du tableau 3. Le dispositif de la figure 2 (non représenté ; se référer à la norme) complète la figure 1, le diamètre intérieur du manchon étant supérieur d'environ 0,25 mm au diamètre extérieur du filetage. La longueur du manchon permet l'extension de la pointe du foret. Les forces axiales du tableau 2 guident l'installation ; un dépassement peut entraîner la rupture ou la surchauffe de la pointe du foret.
| Taille du fil | Épaisseur de la plaque | Diamètre minimal du trou | Diamètre maximal du trou |
|---|---|---|---|
| ST2.9 | 1 | 2.2 | 2.5 |
| ST3.5 | 1 | 2.7 | 3 |
| ST4.2 | 2 | 3.2 | 3.6 |
| ST4.8 | 2 | 3.7 | 4.2 |
| ST5.5 | 2 | 4.2 | 4.8 |
| ST6.3 | 2 | 4.8 | 5.4 |
2.2.3 Essai de couple
Serrer la vis dans un outil de filetage fendu adapté, sans endommager la partie serrée. L'appareil est illustré à la figure 3 (non représentée ; se référer à la norme). Après serrage, au moins deux filets complets dépassent de l'outil et au moins deux filets complets (sans compter la pointe de perçage) sont solidement serrés. Pour les vis courtes, serrer la totalité du filetage sans appliquer de force sur la tête. Appliquer un couple à l'aide d'un outil calibré jusqu'à rupture. La vis doit respecter le couple de rupture indiqué dans le tableau 4 (unités : N·m).
| Taille du fil | Minimum |
|---|---|
| ST2.9 | 1.5 |
| ST3.5 | 2.8 |
| ST4.2 | 4.7 |
| ST4.8 | 6.9 |
| ST5.5 | 10.4 |
| ST6.3 | 16.9 |
Pour les essais de couple, l'erreur de mesure de la clé dynamométrique doit être inférieure ou égale à ±31πT/3π par rapport à la valeur spécifiée. Un appareil électrique de précision équivalente peut être utilisé. Pour l'arbitrage, utiliser une clé dynamométrique manuelle.
FAQ
- Quels matériaux sont nécessaires pour les vis autoperceuses selon la norme GB/T 3098.11-2002 ?
- Elles doivent être fabriquées en acier cémenté ou en acier traité thermiquement pour atteindre la dureté et les performances spécifiées.
- Comment gère-t-on la fragilisation par l'hydrogène dans les vis électroplaquées ?
- Les fabricants et les entreprises de plaquage doivent mettre en œuvre des mesures, notamment des tests selon la norme GB/T 3098.17 et prendre en compte la norme GB/T 5267.1 pour l'élimination de l'hydrogène, afin de prévenir les risques de fracture.
- Quelle est la dureté superficielle minimale requise pour ces vis ?
- La dureté de surface doit être d'au moins 530 HV0,3 après traitement thermique.
- Pourquoi éviter certaines températures de trempe ?
- Un revenu entre 275 °C et 315 °C augmente le risque de fragilisation de la martensite revenue ; un minimum de 330 °C est recommandé.
- Quelles sont les exigences en matière de résistance à la torsion pour les vis ST4.8 ?
- Le couple de rupture minimal est de 6,9 N·m lorsqu'il est testé selon la méthode spécifiée.
- Comment mesure-t-on la profondeur de la couche cémentée à des fins d'arbitrage ?
- Utilisez la dureté micro-Vickers avec une force de 300 g sur le profil du filetage, en commençant par le point où la dureté dépasse celle du noyau de 30 HV.
