Plan de l'article
Cet article présente une vue d'ensemble structurée de la norme GB/T 3098.7-2000, optimisée pour la clarté et une application pratique en génie mécanique. Son plan assure une couverture exhaustive des aspects clés :
- Introduction : Portée et importance de la norme.
- Matériaux : Composition chimique et directives de fabrication.
- Propriétés mécaniques et de performance : exigences détaillées, notamment en matière de dureté, de couple, etc.
- Méthodes d'essai : Procédures de vérification de la conformité.
- Clés dynamométriques : Spécifications pour les équipements de test.
- Marquage : Exigences d'identification et d'étiquetage.
- FAQ : Questions fréquentes et avis d'experts.
Introduction à la norme GB/T 3098.7-2000
La norme GB/T 3098.7-2000 spécifie les propriétés mécaniques des vis autotaraudeuses utilisées dans les fixations. Elle s'applique aux vis en acier cémenté, garantissant leur fiabilité dans les applications exigeant des performances élevées sous contraintes mécaniques. Cette norme est essentielle pour des secteurs tels que l'automobile, la construction et la mécanique, où les vis autotaraudeuses assurent une fixation sûre sans pré-perçage.
Les principaux avantages comprennent des tests standardisés de durabilité, de résistance à la défaillance et de compatibilité avec divers matériaux. Le respect de cette norme minimise les risques tels que la fragilisation par l'hydrogène et garantit une qualité constante en production. Pour une utilisation optimale, les ingénieurs doivent intégrer ces spécifications dans leurs processus de conception et de contrôle qualité.
Matériels
Les vis autotaraudeuses doivent être fabriquées par frappe à froid à partir d'acier cémenté. La composition chimique indiquée dans le tableau 1 est donnée à titre indicatif uniquement, permettant une certaine flexibilité tout en préservant les propriétés essentielles. Si la teneur en bore est contrôlée par l'ajout de titane et/ou d'aluminium afin de la neutraliser, elle peut atteindre 0,0051 TP3T.
Conseils sur le choix des matériaux :
- S'assurer que l'acier respecte les limites de carbone et de manganèse pour obtenir la trempabilité souhaitée.
- Évitez les impuretés susceptibles de compromettre le durcissement superficiel.
- Vérifier la composition à l'aide d'une louche et contrôler les analyses pour assurer la cohérence du lot.
Tableau 1 : Composition chimique
| Analyse | Limites de composition, % | |
|---|---|---|
| Carbone | Manganèse | |
| Louche | 0.15~0.25 | 0.70~1.65 |
| Vérifier | 0.13~0.27 | 0.64~1.71 |
Propriétés mécaniques et de performance
La norme décrit les exigences mécaniques et de performance, avec des méthodes d'essai référencées dans le tableau 2. Les vis doivent subir une cémentation et un revenu à une température minimale de 340 °C pour répondre à ces critères.
Tableau 2 : Éléments relatifs aux propriétés mécaniques et de performance
| Bien immobilier | Exigence technique (clause ou tableau) | Méthode d'essai (clause) |
|---|---|---|
| Dureté du noyau | 4.3 | 5.1 |
| Dureté de surface | 4.3 | 5.2 |
| Profondeur du boîtier | 4.4, Tableau 4 | 5.3 |
| Force de torsion | 4.5, Tableau 3 | 5.4 |
| Santé de la tête | 4.6 | 5.5 |
| Essai routier | 4.7, Tableau 3 | 5.6 |
| Fragilisation par l'hydrogène | 4.8 | 5.7 |
| Dureté du noyau après revenu | 4.9 | 5.8 |
| Résistance à la traction | 4.10, Tableau 3 | 5.9 |
Traitement thermique
Les vis finies nécessitent une cémentation et un revenu à au moins 340 °C, conformément à toutes les propriétés du tableau 3. Ce procédé améliore la dureté de surface tout en maintenant la ténacité du noyau, essentielle pour la résistance au couple.
Tableau 3 : Exigences mécaniques et de performance
| Diamètre nominal du filetage (mm) | Résistance minimale à la torsion (N·m) | Couple moteur maximal (N·m) | Résistance à la traction minimale (référence) (N) |
|---|---|---|---|
| 2 | 0.5 | 0.3 | 1940 |
| 2.5 | 1.2 | 0.6 | 3150 |
| 3 | 2.1 | 1.1 | 4680 |
| 3.5 | 3.4 | 1.7 | 6300 |
| 4 | 4.9 | 2.5 | 8170 |
| 5 | 10 | 5 | 13200 |
| 6 | 17 | 8.5 | 18700 |
| 8 | 42 | 21 | 34000 |
| 10 | 85 | 43 | 53900 |
| 12 | 150 | 75 | 78400 |
Dureté
La dureté du noyau doit être de 290 à 370 HV10, avec une dureté de surface minimale de 450 HV0,3. Ces valeurs garantissent un équilibre entre ductilité et résistance à l'usure, essentiel pour les applications autotaraudeuses.
Profondeur du boîtier
La profondeur de la couche durcie doit être conforme au tableau 4, fournissant une couche durcie suffisante pour les performances de couple et d'usure sans fragilité excessive.
Tableau 4 : Profondeur du cas
| Diamètre nominal du filetage (mm) | Profondeur du boîtier (mm) | |
|---|---|---|
| Min | Max | |
| 2, 2.5 | 0.04 | 0.12 |
| 3, 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| 4, 5 | 0.1 | 0.25 |
| 6, 8 | 0.15 | 0.28 |
| 10, 12 | 0.15 | 0.32 |
Force de torsion
Résistance à la torsion selon le tableau 3 ; la rupture ne doit pas se produire au niveau des filetages serrés. Ce test simule les contraintes réelles d’installation.
Santé de la tête
Aucune fissure n'est observée à la jonction tête-tige lorsque la face d'appui se déforme à un angle de 7°. L'essai est validé même en cas de rupture au niveau du premier filet, pourvu que la tête reste intacte.
Capacité de formation de fil
Les vis doivent former un filetage intérieur compatible sans déformation permanente, le couple de serrage ne dépassant pas les valeurs indiquées dans le tableau 3. Le filetage formé doit accepter un filetage extérieur conforme à la norme GB/T 197 6h et supporter des charges de classe 8 selon la norme GB/T 3098.2.
Résistance à la fragilisation par l'hydrogène
Les vis galvanisées doivent faire l'objet d'une revue de procédé conformément à la norme GB/T 3098.17 afin de maîtriser la fragilisation par l'hydrogène. Après galvanoplastie, procéder à l'élimination de l'hydrogène conformément à la norme GB/T 5267. L'utilisation de revêtements de zinc lamellaire non électrolytiques conformes à la norme ISO 10683 est recommandée.
Dureté du noyau après revenu
La chute de dureté après revenu ne doit pas dépasser 20 HV, assurant ainsi la stabilité en service.
Résistance à la traction
Pour les vis ≥12 mm ou ≥3d, test de traction par accord ; les valeurs de référence du tableau 3 guident les performances attendues.
Méthodes d'essai
Test de dureté du noyau
Mesurer à mi-rayon sur la section transversale à partir de l'extrémité, en passant par le diamètre mineur, conformément à la norme GB/T 4340.1. Cela permet de vérifier la ténacité interne.
Test de dureté de surface
Contrôle de routine : à l’extrémité, à la tige ou à la tête, conformément à la norme GB/T 4340.1 après enlèvement du revêtement. Arbitrage : microdureté Vickers HV0,1 sur un profil de diamètre ≥ 4 mm, à ≥ 0,05 mm du bord ; négociation possible pour les profils de diamètre < 4 mm.
Test de profondeur de cas
Distance de la surface au point où la dureté = noyau + 30 HV0,3 ; l'arbitrage utilise la microdureté HV0,3 sur l'échantillon métallographique préparé.
Test de résistance à la torsion
Fixer l'échantillon avec ≥2 filets complets dans le dispositif de fixation, ≥2 exposés ; appliquer un couple jusqu'à la rupture, enregistrer la valeur selon le tableau 3.
Test de santé de la tête
Insérer dans la cale dont le diamètre du trou est égal au diamètre nominal + 0,05 mm (≤ M6) ou + 0,1 mm (> M6 ~ M12) ; appliquer une charge axiale jusqu'à une déformation de 7°. Ne convient pas aux têtes fraisées. Utiliser un marteau si nécessaire.
Essai routier
Enfoncer dans la plaque d'essai (acier à faible teneur en carbone, dureté HV30 de 140 à 180, épaisseur = diamètre nominal, trou conforme au tableau 5) jusqu'à ce qu'au moins un filet dépasse. Force axiale initiale ≤ 50 N (≤ M5) ou ≤ 100 N (> M5) ; vitesse ≤ 30 tr/min pour l'arbitrage. Ajouter du lubrifiant si nécessaire.
Tableau 5 : Épaisseur de la plaque d’essai et diamètres des trous
| Diamètre nominal du filetage (mm) | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Épaisseur (mm) | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
| Diamètre du trou (mm) | Max | 1.825 | 2.275 | 2.775 | 3.18 | 3.68 | 4.53 | 5.43 | 7.336 | 9.236 | 11.143 |
| Min | 1.8 | 2.25 | 2.75 | 3.15 | 3.65 | 4.5 | 5.4 | 7.3 | 9.2 | 11.1 | |
Remarque : Tolérance d'épaisseur de la plaque d'essai selon GB/T 709 pour les tôles d'acier laminées.
Test de fragilisation par l'hydrogène
Conformément à la norme GB/T 3098.17, utiliser la méthode de support parallèle pour évaluer le contrôle du processus.
Test de retrempe
À 330 °C pendant 1 h ; la dureté moyenne mesurée sur trois points à cœur diffère de ≤ 20 HV avant/après traitement. À des fins d’arbitrage uniquement.
Essai de traction
Serrer avec ≥ 6 filets exposés ; appliquer une charge axiale ≤ 25 mm/min jusqu’à rupture. Rupture au niveau de la tige ou du filetage, et non de la jonction tête ; mâchoires auto-centrantes requises.
Clés dynamométriques
Pour les essais de torsion et d'entraînement, l'erreur est inférieure ou égale à ±3% du couple spécifié. Les appareils motorisés équivalents sont autorisés ; le manuel fait foi. L'étalonnage garantit une évaluation précise des performances de la vis sous charge.
Marquage
Code de marquage
Vis autotaraudeuses cémentées et trempées, marquées « -O- ».
Identification
Marquage en creux ou en relief requis pour les têtes hexagonales ou hexalobulaires de diamètre nominal ≥ 5 mm, de préférence sur la tête. À convenir pour les autres types.
Marque d'identification du fabricant
Obligatoire pour tous les produits marqués, garantissant la traçabilité et l'assurance qualité.
FAQ
- Quel est l'intérêt du traitement de cémentation dans les vis autotaraudeuses ?
La cémentation fournit une surface dure pour le formage du filetage et la résistance à l'usure tout en gardant le noyau ductile pour éviter une rupture fragile sous couple ou tension, comme spécifié dans les clauses 4.2 et 4.3. - Comment atténuer la fragilisation par l'hydrogène dans les vis électroplaquées ?
Mettre en œuvre des contrôles de processus conformément à la norme GB/T 3098.17, effectuer l'expulsion d'hydrogène après le placage conformément à la norme GB/T 5267 et envisager des revêtements non électrolytiques comme les paillettes de zinc conformément à la norme ISO 10683 pour réduire les risques. - Que se passe-t-il si une vis échoue au test de résistance à la torsion dans la zone de serrage ?
Une défaillance des filetages serrés invalide l'essai ; assurez-vous d'un montage approprié avec au moins deux filetages complets serrés et exposés, conformément à la section 5.4, pour évaluer avec précision la résistance du matériau. - Les essais de traction sont-ils obligatoires pour toutes les vis autotaraudeuses ?
Non, uniquement pour les longueurs ≥12 mm ou ≥3d par accord fournisseur-acheteur ; les valeurs du tableau 3 sont des références, mettant l'accent sur les propriétés de torsion et d'entraînement comme mesures principales. - Comment la profondeur du boîtier affecte-t-elle les performances des vis ?
Une profondeur insuffisante peut entraîner une usure prématurée ou une défaillance lors du filetage, tandis qu'une profondeur excessive augmente la fragilité ; respectez les limites du tableau 4 pour des propriétés équilibrées dans des applications telles que les assemblages en acier. - Quel équipement est recommandé pour les tests d'arbitrage ?
Utilisez des clés dynamométriques manuelles avec une précision de ±3% pour les tests de torsion et d'entraînement, et une microdureté Vickers pour l'arbitrage de la profondeur de surface et de la couche afin de garantir des résultats précis et impartiaux.
