De l’électronique miniature aux systèmes industriels robustes, presque tous les éléments matériels dépendent de fixations mécaniques pour fonctionner efficacement. Cet article propose une exploration approfondie des fixations et de leurs applications étendues. Prêt à regarder de plus près ? Rejoignez-nous pour découvrir :
Qu'est-ce qu'une attache ?
Différents types de fixations et leurs utilisations
Matériaux utilisés pour fabriquer des attaches
Comment choisir la bonne fixation pour votre projet
Qu'est-ce qu'une fixation ?
Une attache est un dispositif matériel utilisé pour joindre ou fixer mécaniquement deux ou plusieurs objets ensemble. Il englobe une large catégorie d'outils : vis, écrous, boulons, rondelles, rivets, ancrages et clous sont des formes variées.
La plupart des fixations peuvent être facilement démontées et remontées sans endommager les composants, comme les vis et les boulons. Ils forment une articulation non permanente, mais cela ne signifie pas que l’articulation est faible ; en fait, lorsqu’ils sont correctement installés, ils peuvent résister à un degré élevé de stress.
De plus, il existe des attaches telles que des joints soudés et des rivets, qui créent une liaison permanente qui ne peut pas être facilement démontée. Selon l'application, les fixations se présentent sous différentes formes, tailles et matériaux, chacune ayant sa fonction et son utilité uniques. Nous les examinerons et bien plus encore dans le passage suivant.
Différents types de fixations et leurs utilisations
Comme mentionné ci-dessus, les attaches se présentent sous de nombreuses formes. Chaque type répond à des applications uniques basées sur sa conception et ses fonctionnalités. Vous trouverez ci-dessous une ventilation détaillée des principaux types de fixations, de leurs sous-types et de leurs utilisations spécifiques.
Type 1 : vis
Les vis sont des fixations très polyvalentes, dotées d'une tête et d'une tige filetée qui offrent une forte adhérence et une forte résistance aux forces d'arrachement. Disponibles sous différentes formes de tête, telles que plates, rondes ou hexagonales, ils peuvent s'adapter à différents outils et besoins esthétiques.
Contrairement aux boulons, de nombreuses vis, telles que les vis autotaraudeuses, peuvent créer leur propre filetage dans les matériaux sans nécessiter de pré-perçage. Ils sont rapides à installer à l'aide d'outils simples comme des tournevis ou des perceuses électriques et ne nécessitent pas d'écrous pour la fixation. Les vis sont compatibles avec une large gamme de matériaux, notamment le bois, le plastique et les métaux fins. Parmi les plus courants, citons :
Vis à bois
Comme leur nom l'indique, les vis à bois sont généralement partiellement filetées et spécialement conçues pour assembler des pièces de bois. Ils ont une pointe acérée et des filetages grossiers, ce qui leur permet de pénétrer facilement dans le bois et d'offrir une prise sûre.
Vis mécaniques
Ces vis ont des filetages plus fins que les vis à bois, ce qui les rend mieux adaptées aux matériaux durs comme le métal et les composites rigides. Ils présentent un diamètre de tige constant sans se rétrécir à la pointe. En règle générale, les vis mécaniques sont insérées dans des trous filetés pré-percés ou associées à des écrous pour un assemblage sécurisé.
Les vis autoperceuses partagent la conception entièrement filetée des vis à tôle mais sont livrées avec une pointe en forme de foret. Cette particularité leur permet de percer directement dans des substrats durs comme l'acier ou l'aluminium sans avoir besoin de pré-perçage. Ils sont particulièrement efficaces pour sécuriser des matériaux métalliques plus épais, offrant une plus grande efficacité et une plus grande facilité d’installation.
Vis de terrasse
Contrairement aux vis à bois, qui sont principalement utilisées pour les connexions en bois intérieures ou protégées, les vis à terrasse sont des vis à bois spécialement conçues pour les applications extérieures. Ils sont généralement fabriqués en acier inoxydable, en acier galvanisé ou en matériaux dotés de revêtements anticorrosion spéciaux. Les vis pour terrasses ont généralement une tige entièrement filetée, certaines conceptions intégrant des filetages doubles ou des filetages spécialisés pour s'adapter à l'expansion, à la contraction et aux contraintes causées par les fluctuations de température et d'humidité.
Vis tire-fond hexagonales
Les vis tire-fond hexagonales sont de grandes vis à bois conçues pour être enfoncées avec une clé ou une douille plutôt qu'un tournevis. Dotés d'un filetage épais et grossier et d'une tête hexagonale, ils offrent un excellent couple et comptent parmi les fixations les plus solides pour le métal et le bois. Ces vis nécessitent des trous pilotes pré-percés en raison de leur taille et de leur résistance. Grâce à leur capacité à supporter de lourdes charges, ils sont idéaux pour les applications structurelles telles que les charpentes, les terrasses et les meubles lourds.
Type 2 : boulons
Les boulons partagent une structure similaire avec les vis, avec des filetages mâles externes commençant aux extrémités. Contrairement aux vis, les boulons ne sont pas autotaraudants et ne coupent pas de filetage dans le matériau. Au lieu de cela, ils fonctionnent conjointement avec des trous ou des écrous pré-taraudés pour créer des joints mécaniques solides. Voici les types de boulons les plus populaires :
Boulons à tête hexagonale
Les boulons à tête hexagonale ont une tête hexagonale ; cette conception les rend faciles à serrer ou desserrer à l'aide de clés standard ou d'outils électriques, ce qui garantit un montage et un démontage efficaces. Ils sont disponibles avec des filetages machine qui s'étendent entièrement ou partiellement sur toute la longueur du boulon. Les boulons entièrement filetés excellent dans les applications nécessitant une forte force de serrage, tandis que les boulons partiellement filetés, avec leur partie de tige lisse, offrent une résistance au cisaillement supérieure pour les applications de charge latérale.
Boulons de carrosserie
Les boulons de carrosserie ont une tête métallique arrondie et convexe, suivie d'un col carré et d'une tige filetée. Le col carré est conçu pour se verrouiller dans le matériau, empêchant le boulon de tourner pendant l'installation et assurant la stabilité. Ces boulons sont principalement utilisés dans les applications du bois, telles que la charpente en bois ou l'assemblage de meubles.
Boulons à œil
Les boulons à œil comportent une boucle circulaire (ou « œil ») à une extrémité et une tige filetée à l'autre. L'extrémité filetée se visse dans une surface, tandis que la boucle permet une connexion ou une suspension facile d'objets. Ces boulons sont couramment utilisés dans les applications nécessitant une tension, telles que le levage de charges lourdes ou la fixation de cordes et de câbles à des structures.
Boulons à tête creuse (boulons Allen)
Ces types de fixations ont généralement une tête cylindrique avec un évidement hexagonal pour l'outil de conduite. Une clé Allen ou un outil à douille hexagonale peut être utilisée pour le serrage. Comparés aux boulons traditionnels, tels que les boulons hexagonaux à tête d'entraînement externe, les boulons à tête creuse ont une tête plus petite et plus compacte. Cette conception permet une application à couple élevé dans des espaces restreints ou confinés.
Boulons en U
Les boulons en U ont la forme d'un « U » avec des filetages aux deux extrémités de la tige. Ils peuvent s'enrouler autour de tuyaux ou d'autres objets cylindriques, les fixant à une surface ou une structure plane sans causer de dommages permanents au tuyau ni affecter l'écoulement du fluide.
Boulons à double extrémité
Les boulons à double extrémité, ou goujons, sont filetés aux deux extrémités avec une tige non filetée au milieu. Ils sont utilisés pour fixer deux pièces ou plus des deux côtés, généralement dans des applications telles que les assemblages de brides ou les connexions structurelles, où une fixation à deux extrémités est requise. Ces boulons peuvent fonctionner avec un écrou à une ou aux deux extrémités.
Type 3 : Noix
Les écrous sont un partenaire indispensable des boulons. Ces fixations ont des filetages internes qui s'associent à des boulons de taille et de pas de filetage correspondant pour garantir une prise sûre et un couple accru. Comme les boulons et les vis, les écrous sont disponibles en différentes formes et tailles. Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des types de noix les plus courants :
Écrous hexagonaux
En tant qu'écrous standard à six côtés, les écrous hexagonaux sont le type le plus courant et conviennent à la fixation à usage général. Ils sont bon marché et vous pouvez facilement les assembler à l’aide d’une clé ou d’une pince.
Écrous de blocage en nylon
Les contre-écrous en nylon sont similaires aux écrous hexagonaux dans la version héritière, mais comportent un collier supplémentaire qui peut accueillir un anneau en nylon ou un insert métallique. Cette conception empêche efficacement le desserrage dans les environnements à fortes vibrations.
Écrous à château (écrous à fente)
Les écrous de château comportent des fentes découpées dans le haut de l'écrou qui ressemblent aux créneaux d'un château. Ces fentes s'alignent avec un trou pré-percé dans le boulon ou le goujon, et une fois l'écrou en place, une goupille fendue peut être insérée dans le trou pour le fixer, empêchant ainsi le desserrage.
Écrous à bride
Les écrous à bride sont similaires aux écrous hexagonaux mais avec une large bride à la base, qui sert de rondelle intégrée. Cette conception permet de répartir uniformément la charge sur une plus grande surface, réduisant ainsi le risque de dommages au matériau connecté et améliorant l'adhérence de l'écrou.
Noix de chapeau (noix de gland)
Les écrous borgnes, également appelés écrous à dôme, ont une extrémité arrondie et fermée qui recouvre les filetages des boulons exposés. Cette conception protège les filetages des boulons contre les dommages et offre une apparence finie.
Écrous à oreilles
Les écrous à oreilles ont deux « ailes » saillantes pour un serrage et un desserrage faciles à la main sans avoir besoin d'outils. Cette conception unique les rend idéales pour les applications nécessitant des ajustements fréquents, telles que les fixations ou les pinces temporaires.
Écrous à souder
Les écrous à souder sont conçus pour être soudés sur une surface métallique, créant ainsi un point de fixation fileté permanent. Ils comportent souvent de petites saillies ou crêtes (parfois appelées « saillies auto-alignantes » ou « pointes de montage ») pour fixer les composants dans les zones difficiles d'accès.
Type 4 : Rondelles
Les rondelles sont de fines pièces circulaires en métal ou non métalliques avec des trous centraux. Ils fonctionnent comme des fixations auxiliaires, placés autour des boulons ou des vis pour assurer le contact avec les écrous ou les matériaux de base. Les rondelles servent à plusieurs fins, notamment répartir la charge, protéger les surfaces, réduire la friction et empêcher le desserrage.
Rondelles simples (rondelles plates)
Les rondelles simples ont une conception simple et sont le type le plus couramment utilisé. Ils sont principalement utilisés pour répartir uniformément la charge des écrous et des boulons sur les composants et pour éviter d'endommager les surfaces.
Rondelles élastiques
Les rondelles élastiques, légèrement courbées ou coupées, agissent comme des ressorts en ajoutant de la tension ou de la précharge pour maintenir l'étanchéité, empêchant ainsi le desserrage involontaire des fixations causé par les vibrations des composants.
Rondelles de blocage
Contrairement aux rondelles élastiques, qui reposent sur la force élastique pour la fonctionnalité anti-desserrage de base, les rondelles de blocage empêchent principalement le desserrage par déformation ou frottement. Ils sont couramment utilisés dans des scénarios de charge dynamique ou de vibrations élevées, tels que les machines industrielles et les assemblages automobiles.
Type 5 : Rivets
Les rivets sont un type de fixations permanentes non filetées. Ils créent une connexion solide et durable en étant insérés dans des trous pré-percés dans les matériaux et en déformant une extrémité pour maintenir les composants ensemble en toute sécurité. Les types courants de rivets sont :
Rivets POP
Les rivets POP sont un type de rivets aveugles qui peuvent être installés d'un seul côté du matériau, ce qui les rend parfaits pour les situations où l'accès à l'arrière est limité. Ils ont un corps tubulaire et un mandrin qui, lorsqu'ils sont tirés, provoque l'expansion des rivets et maintient solidement les matériaux ensemble. Les rivets POP sont couramment utilisés pour assembler des matériaux minces, tels que des tôles, des plastiques et des composites, offrant ainsi une solution de fixation rapide et efficace.
Rivets d'entraînement
Les rivets d'entraînement, comme les rivets POP, peuvent être installés d'un côté sans accès à l'arrière du rivet et sont couramment utilisés pour fixer des matériaux minces. Alors que les rivets POP sont conçus pour des applications à haute résistance, les rivets d'entraînement sont mieux adaptés aux tâches plus légères. On les trouve couramment dans les applications d’assemblage général et de l’industrie légère, en particulier dans les environnements domestiques et à faible stress.
Rivets à trois volets
Les rivets triples sont une variante des rivets aveugles et sont également installés d'un côté du matériau. Leur caractéristique la plus typique est le mandrin spécial, qui permet au corps du rivet de se dilater en trois « plis » distincts une fois installé. Cela offre une plus grande surface, offrant une puissance de maintien plus élevée que les rivets aveugles standard et une plus grande polyvalence pour la fixation de matériaux d'épaisseurs variables.
Rivets à grande bride
La caractéristique la plus remarquable des rivets à grande bride est leur grande et large bride, qui offre une plus grande surface pour une meilleure répartition de la charge. Cela permet d'éviter d'endommager des matériaux plus souples ou plus fragiles, tels que des tôles fines ou des plastiques, lors de l'installation.
Rivets semi-tubulaires
Conçus avec un trou partiel à l'extrémité, les rivets semi-tubulaires réduisent la force requise lors de l'installation. Bien qu'ils ne soient pas aussi résistants que les rivets pleins, les rivets semi-tubulaires offrent une meilleure résistance au cisaillement que certains autres types de rivets aveugles, offrant un équilibre entre résistance et facilité d'installation.
Type 6 : Ancres
Les ancrages sont un type de fixation spécialement conçu pour assurer une fixation stable dans des substrats tels que le béton, la brique ou les cloisons sèches. Contrairement aux boulons ou aux vis, les ancrages créent des connexions sécurisées dans des substrats fragiles ou creux. Les trois types les plus utilisés sont :
Ancrages d'expansion
Les ancrages à expansion sont conçus pour les matériaux de base solides comme le béton, la brique ou la pierre. Ils fonctionnent en se dilatant mécaniquement dans un trou pré-percé lorsque le boulon ou la vis est serré, générant une friction pour maintenir solidement l'ancrage en place. Ne nécessitant aucun temps de durcissement pour les adhésifs, ils peuvent être utilisés immédiatement après la pose. Capables de résister à des charges de traction et de cisaillement élevées, les chevilles à expansion conviennent aux besoins de fixation de charges moyennes à lourdes.
Ancrages en plastique
Les ancrages en plastique sont des attaches légères conçues pour les matériaux mous ou creux comme les cloisons sèches ou le plâtre. Ils se dilatent au fur et à mesure que les vis sont insérées, fournissant des connexions sécurisées et résistantes à la corrosion pour les charges légères, telles que les cadres photo ou les petits luminaires.
Boulons à bascule
Les boulons à bascule ont une apparence similaire aux boulons traditionnels, mais se distinguent par leur mécanisme à ailes extensibles, qui les fait fonctionner davantage comme des ancrages. Leur fonction principale est de fournir un support aux matériaux creux ou faibles en s'étendant derrière la surface et en répartissant la charge sur une zone plus large. En conséquence, les boulons à bascule peuvent supporter des charges beaucoup plus lourdes que les ancrages en plastique ou à expansion. Ils offrent une puissance de maintien et une résistance aux vibrations exceptionnelles, ce qui les rend adaptés à la fixation d'objets lourds tels que des miroirs, des étagères ou des téléviseurs sur des cloisons sèches ou des murs creux.
Type 7 : Ongles
Les clous sont l'un des types de fixations les plus anciens, présentant un design simple avec une pointe pointue et une tête plate. Contrairement aux vis, elles n'ont pas de filetage et sont enfoncées dans les matériaux par impact, en s'appuyant sur la friction et la pression de serrage pour leur maintien. Ils sont généralement indétachables et sont principalement utilisés avec des matériaux plus mous tels que le bois, les plastiques légers ou les métaux minces. Nous avons discuté ici de quelques principaux types d’ongles :
Ongles communs
Les clous courants sont solides et durables, avec une grande tête plate pour un martelage facile. Ils sont largement utilisés dans les menuiseries structurelles et les projets lourds nécessitant une fixation fiable.
Clous en boîte
Les clous en boîte sont plus fins que les clous ordinaires, ce qui réduit le risque de fendre le bois. Ils conviennent aux charpentes légères et au travail du bois pour un aspect épuré et fini.
Clous de finition
Semblables aux clous en boîte, les clous de finition sont utilisés pour assembler et finir les boiseries. Ils sont souvent dotés de têtes plus petites (presque invisibles) pour un aspect propre et poli. Ils sont idéaux pour les travaux de boiserie, les ébénisteries et autres tâches décoratives de menuiserie.
Clous à toiture
Les clous à toiture sont équipés d'une tête large et plate et d'un revêtement résistant à la rouille pour résister aux intempéries. Leur tige peut inclure des filetages annelés pour améliorer l'adhérence, ce qui les rend efficaces pour fixer les bardeaux ou les panneaux de toiture métalliques.
Clous à parquet
Les clous à plancher ont une conception unique qui garantit qu'ils restent au ras ou sous la surface, évitant ainsi les irrégularités. Ils sont couramment utilisés pour maintenir fermement les planches de parquet en place.
Matériaux utilisés pour fabriquer des attaches
Les fixations sont fabriquées à partir de divers matériaux pour répondre à diverses exigences mécaniques, environnementales et esthétiques. Vous trouverez ci-dessous les matériaux les plus couramment utilisés et leurs principales applications :
Acier
L'acier est le matériau le plus utilisé pour les fixations, représentant environ 90 % de la production. Sa popularité vient de sa solidité, de sa durabilité et de son prix abordable. Les fixations en acier sont disponibles en différentes qualités et peuvent être utilisées sous leur forme simple ou avec des traitements de surface tels que le zingage ou la galvanisation.
Acier au carbone
Les industries utilisent couramment de l'acier au carbone pour les fixations, avec trois qualités SAE standard basées sur la résistance et les applications :
Attaches de niveau 2are made from low-carbon steel, widely used for general hardware applications. They are cost-efficient but less durable, suitable for light-duty tasks.
Attaches de niveau 5are medium-carbon steel, heat-treated to improve strength and durability. These fasteners are commonly used in the automotive industry for mechanical and structural components.
Attaches de grade 8 are high-strength, heat-treated carbon steel designed for heavy-duty applications. They are optimized for high-stress environments such as vehicle suspensions or industrial machinery.
Acier allié
Les fixations en acier allié sont couramment utilisées dans les applications critiques ou à charge élevée, telles que l'aérospatiale, les équipements lourds et les environnements à haute température. Cependant, ils nécessitent une conception appropriée pour éviter toute fragilité, notamment dans des conditions extrêmes.
Acier inoxydable
En mélangeant une teneur élevée en chrome, l'acier inoxydable forme naturellement une couche d'oxyde protectrice qui offre une résistance exceptionnelle à la corrosion. Cela fait des fixations en acier inoxydable un excellent choix pour les environnements difficiles. Certaines des qualités les plus couramment utilisées comprennent :
304 attaches inoxare the most common grade, offering a good balance of corrosion resistance and strength; suitable for general-purpose applications.
Fixations en acier inoxydable 410 provide high hardness and wear resistance, and they are well-suited for mechanical components. However, their corrosion resistance is lower compared to other grades.
Attaches en acier inoxydable 316contain added molybdenum, providing superior corrosion resistance, and are often chosen for marine, chemical, and medical applications.
Laiton
Les fixations en laiton sont très résistantes à la corrosion et possèdent une excellente conductivité thermique et électrique. Ils sont couramment utilisés dans les composants électriques, les luminaires décoratifs et les applications exposées à l'eau telles que les systèmes de plomberie et la quincaillerie marine.
Aluminium
Légères, résistantes à la corrosion et non magnétiques, les fixations en aluminium sont idéales pour les applications où le poids est un problème, comme dans les industries aérospatiale et automobile. Ces fixations peuvent conserver leur résistance à la corrosion même lorsqu'elles sont rayées ou endommagées, grâce aux propriétés auto-cicatrisantes de leur couche d'oxyde. Les fabricants combinent souvent l’aluminium avec des éléments comme le zinc, le silicium, le magnésium, le fer et le cuivre pour améliorer la résistance et la fonctionnalité.
Titane
Les attaches en titane sont préférées pour leur rapport résistance/poids supérieur et leur résistance aux conditions extrêmes. Malgré leur coût plus élevé, ils restent un choix de premier ordre pour les applications exigeantes des industries aérospatiale, médicale et chimique.
Plastique
Bien que les attaches en plastique aient généralement une résistance inférieure à celle des métaux, elles sont largement utilisées en raison de leurs propriétés uniques, telles que l'isolation électrique et thermique, la résistance chimique et la construction légère.
Comment choisir la bonne fixation pour votre projet
Pour garantir un assemblage sûr et durable, il est crucial de sélectionner la bonne fixation. Voici les facteurs clés à considérer.
Comprendre les exigences de la candidature
Le type de fixation que vous sélectionnerez finalement dépend toujours des exigences spécifiques de votre application. Pour les utilisations intensives comme la construction ou les machines lourdes, les boulons en acier allié sont un premier choix, tandis que les vis ou les rivets peuvent suffire pour des connexions plus légères. Environnemental Les conditions sont également essentielles : les fixations en acier inoxydable ou galvanisées résistent à la rouille dans les environnements extérieurs, tandis que le titane ou les alliages résistants à la chaleur fonctionnent mieux dans les environnements à haute température. N’oubliez pas de prendre également en compte les vibrations ; dans les zones à fortes vibrations, un contre-écrou à couple dominant peut maintenir les fixations en sécurité et les empêcher de se desserrer.
Sélectionnez le bon fil
Le type de filetage est un facteur critique lors du choix de la bonne fixation. Les filetages grossiers (UNC) se resserrent plus rapidement avec moins de tours, résistent au dénudage et fonctionnent bien dans des matériaux comme le bois ou les métaux plus tendres. À l'inverse, les filetages fins (UNF) offrent un meilleur engagement et une résistance à la traction plus élevée, ce qui est bénéfique pour les équipements de précision ou lorsqu'une tenue plus forte est nécessaire.
Évaluer les matériaux de fixation
Le matériau d’une fixation est un facteur décisif pour garantir ses performances, sa durabilité et son adéquation à l’application. L'acier au carbone est un choix populaire en raison de sa résistance et de sa rentabilité, tandis que l'acier allié offre une résistance accrue pour les environnements soumis à de fortes contraintes, bien que sa fragilité nécessite un examen attentif. Si votre projet implique une exposition à l'humidité ou à des produits chimiques, comme dans les installations de traitement de l'eau, les fixations en acier inoxydable sont parfaites en raison de leur excellente résistance à la corrosion. Des matériaux comme le laiton offrent une résistance à la corrosion et une bonne conductivité électrique. Pour les applications où la réduction de poids est essentielle, vous pouvez envisager l'aluminium, le titane ou le plastique.
En plus des facteurs mentionnés ci-dessus, de nombreux autres aspects doivent être pris en compte, tels que le coût, le temps d’installation et la commodité. Si vous ne savez toujours pas quelles fixations sont les mieux adaptées à vos besoins, n'hésitez pas àcontacter Chiggo ! Notre équipe de professionnels est toujours là pour vous fournir des conseils d’experts et vous aider à faire le meilleur choix.
