Réflexion concernant le choix d'un clef dynamométrique

[Vrp34]

Bonjour les amis,

Cet article n'a pour vocation que de vous exposer le fruit de mes réflexions nocturnes (oui oui j'en rêve la nuit ) concernant l'acquisition d'une clé dynamométrique qui corresponde à mes besoins. Je remercie au passage mon ami Sylva fondateur du Forum Passion Mécanique pour la génèse de cet article.

Bonne lecture et accrochez vous ...



1 - Contexte - Généralités :

Les moteurs modernes sont soumis à des contraintes mécaniques de plus en plus élevées.
Les équipages mobiles, conçus pour être plus légers dans le but d'économiser le carburant (moindre inertie : montée en tours plus rapide, rendement accru, couple maximum plus haut dans les régimes, etc.) demandent, en contrepartie, des serrages contrôlés plus fins et précis sur des pièces plus légères qui poussent aux limites la résistance des matériaux (acier, aluminium et pièces plus ajourées pour moins de matière, etc.). La plage de tolérance des couples s'en trouve nécessairement plus réduite et demande des clefs dynamométriques de plus en plus précises. C'est le prix à payer du downsizing ,
Il est fini le temps où l'on pouvait serrer au pif et sans conséquence sur la visserie qui assemble nos pièces où désormais l’aluminium est de plus en plus présent.

Les plages de 5 à 30 N.m sont de plus en plus fréquentes. De fait, ce n'est plus une mais bien deux clefs dynamométriques qui deviennent nécessaires si l'on veut satisfaire aux cahiers des charges des constructeurs.

A moins de faire n'importe quoi, vouloir satisfaire aux prescriptions constructeurs demande un investissement lourd qui en fait reculer plus d'un.
Nous serons sans doute contraints d'investir au moins dans une bonne clef (précision, faible dispersion et reproductibilité...) et de ce fait, de mettre à mal notre budget outillage.

Savoir qu'il faut posséder une clef dynamométrique c'est maintenant un long questionnement qui vient à se poser :

• - Ai-je pris conscience de l'importance et de l'usage de cet outil ?

• - Quel type dois-je acheter : à réarmement, à déclenchement, à cardan, électronique ?

• - Quelle est la plage idéale qu'elle doit posséder, au vu de mon cahier des charges ?

• - Quelle précision doit-elle avoir en fonction de l'usage que je lui destine ?

• - Avec un emmanchement et, si oui, lequel ?

• - Combien dois-je en posséder ?

Les paragraphes 2, 3, 4, 5 devraient répondre à quelques questions :

• 2 - Les enjeux du serrage (euh .... on va faire simple ).

• 3 - Cahier des charges pour une bonne clef dynamométrique.

• 4 - La série 306 de chez Facom, présentation.

• 5 - Les accessoires.

2 - Les Enjeux Du Serrage :

D’abord un peu de culture technique sur le serrage des vis avec des notions basiques pour mettre en évidence l'intérêt de bien choisir sa clef dynamométrique.

En effet, une clef dynamométrique est avant tout un instrument de mesure concernant le serrage...
Il faut donc raisonner et agir en termes de mesures …
Avec une clef dynamométrique, on ne serre pas, on mesure !

Un couple donné a pour but de donner une pré-charge aux pièces assemblées de manière à créer une liaison mécanique conforme à un cahier des charges précis : « ni trop, ni trop peu ».
Autre exemple de la nuance : serrer à 9 N.m, les boulons de fixation du corps de pompe à eau sur son bloc moteur a surtout pour objet de donner une pré-charge à ces dernier de sorte que le joint en caoutchouc soit ni trop, ni trop peu plaqué pour offrir l'étanchéité maximale. Respecter le couple de serrage permet d'avoir un joint "vivant" qui s'adapte aux températures.

La pré-charge n'existe que dans la mesure où l'élasticité du boulon est respectée. Si l’on dépasse le seuil de pré-charge" on crée une surcharge de contraintes mécaniques qui peut conduire à la rupture (brutale !).

Finalement, il n'y a qu'une chose à retenir : serrer un ensemble mécanique à une valeur donnée, n'a d'autre but que d'emmagasiner une énergie de compression statique dans la visserie qui plaque l'assemblage. Aller au-delà (dépasser la limite élastique de la visserie), diminue notablement la pré-charge. La liaison mécanique n'est plus correctement assurée.

C’est souvent le premier défaut du mécanicien amateur qui serre à fond, pensant bien faire …

Et nous l'avons tous vécu, il suffit de dépasser la limite élastique du métal pour que la rupture suive juste derrière, à l'endroit où la torsion est la plus forte au moment du serrage (en général, c'est au niveau de la tête du boulon ou de la transition lisse/filetée que ça se passe).
Ce phénomène se produit surtout lorsque l'on réutilise la visserie. Il suffit que l'opérateur précédent ait serré sans vergogne pour que la tête lâche au desserrage. La rupture d'élasticité est due au serrage précédent. Cette rupture peut aussi s'obtenir lorsqu’on serre au juste couple avec une visserie réutilisée.

Un cas très parlant concerne les visseries pour le serrage de culasse sur le bloc-cylindres mais il y a d'autres exemples comme la visserie d’un support moteur …

L'enjeu du serrage est donc de serrer de manière optimale (soit environ 85% de la limite élastique minimale garantie par l'aciériste), afin d'offrir les caractéristiques mécaniques requises à un assemblage. Notre clef dynamométrique devient l'outil de mesure incontournable.



[List] 2.1 - La notion de couple de serrage : [/List]

Une clef dynamométrique remplit deux fonctions :

• - Le serrage.

• - La mesure du couple appliqué.

Le couple est exprimé en Newton par mètre.

Le Newton-mètre (symbole : N.m) est une unité de travail légale, employée en physique et en mécanique. Elle s'appuie sur l'unité légale de la force (exprimée en Newtons) et l'unité de distance, en mètres.

Le Newton-mètre (N.m) exprime le moment, fourni par une force éloignée et orientée à la perpendiculaire située sur un axe dont le point d'application de cette force se situe à une certaine distance vis-à-vis du point d'application de ce moment : un Newton-mètre correspond à une force de 1 Newton, dont le point d'application se déplace à 1 mètre du point d'application du moment.

Le moment d'une force est l'aptitude d'une force à produire la rotation d'un système autour d'un axe. Plus concrètement, lorsque vous vissez ou dévissez un écrou à l'aide d'une clé, vous appliquez une force sur la clé, ce qui génère une rotation de l'écrou autour de son axe. Le moment de force est dépendant de la force appliquée sur le bras de levier (F, en Newton) et perpendiculaire à celui-ci et de la longueur du bras de levier (d, en mètres). Seule la composante perpendiculaire de la force appliquée au bras de levier provoque un moment de force.

d109.jpg (10.09 Kio) Vu 3279 fois

Pour une même force, le bras de levier est déterminant. C'est pour cela qu'il est plus facile de dévisser un écrou avec une clé très grande, sans être plus fort, en faisant varier la longueur d, vous augmenterez le moment de force appliqué à l'écrou, et vous dévisserez cet écrou plus facilement.

Un couple, en mécanique, désigne donc l'effort en rotation appliqué à cet axe.

On utilise parfois le kgf.m qui équivaut à 9,8 N.m (1 N.m équivaut à 0,102 kgf.m), mais cette unité est ancienne et emploie improprement le kilogramme comme unité de force, alors qu'elle n'est qu'une unité de masse.
Il faut savoir que la masse varie en fonction de nombreux facteurs : l'endroit où l'on se trouve : l'altitude, la latitude (aplatissement de la Terre au niveau des pôles), etc., mais aussi ...de la planète, la pesanteur étant très différente sur d'autres objets célestes et en dehors de la Terre (mais bon … ce n’est pas demain qu’on ira sur la Lune en Alfa).

On parle aussi en daN.m (déca-Newton-mètre). Un daN.m équivaut à 10 N.m.

• 2.2 - La notion de pré-charge :

La pré-charge est la force en Newton qui met les pièces en pression lorsque l'on serre un boulon.
Ce sont les bureaux d'étude des constructeurs et des fabricants de visserie qui en fixent la valeur.

• 2.3 - La notion de zone élastique - plastique :

Une vis en acier se caractérise généralement par :

• - sa limite élastique : Re

• - sa résistance à la rupture en traction : Rm

• - sa résistance aux chocs, à une température donnée. C'est sa résilience (notée K), exprimée en Joules par centimètre carré. (Je ne développerai pas ici ...)

220px-Courbe_contrainte_vs_deformation.png (12.14 Kio) Vu 3269 fois

Ce qu’il faut retenir :

Sous le couple de serrage, une vis va se déformer, s’étirer.
Ce graphique représente l’allongement de la vis selon l’effort appliqué.

Tant que vous restez en dessous de Re, c'est à dire dans la zone élastique (segment E), la vis s’étire et se rétracte en reprenant sa forme initiale si vous la desserrez complètement : La déformation est réversible.

Cependant, il ne faut pas croire non plus que vous pouvez visser-dévisser indéfiniment sans créer de dommages uniquement parce que vous respectez la limite Re.
En effet, vous allez créer des contraintes qui vont conduire à terme, la vis à une rupture par fatigue …

Au-delà de Re, vous entrez dans la zone plastique de la vis. Cette déformation est irréversible. C’est la zone dangereuse car la vis ne présente pas toujours de déformation immédiatement visible à l’œil et pourtant elle va casser si vous la réutilisez …

Deux autres courbes de traction simplifiées :

1_50a.jpg (16.5 Kio) Vu 3179 fois

• 2.4 - La notion de ductilité - fragilité :

La ductilité désigne la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement sans se rompre. Pensez au chewing-gum ...
Si vous tirez ... Le chewing-gum va s'étirer indéfiniment sans se rompre ... Évidemment, la vis ne va pas s'étirer indéfiniment mais vous verrez visuellement que la vis est inutilisable car complétement déformée....

La ductilité est une propriété conditionnée par la malléabilité.

Cette notion est très importante pour nos activités de travaux mécaniques car en général , vous ne réutiliserez pas une vis qui semble déformée .... sinon voila ce qui arrive :

Mais certains aciers ne sont pas ductiles .... ce serait trop simple ...

La fragilité est l'état d'un acier qui se fracture sans déformation lorsqu'on lui impose des contraintes mécaniques ou qu'on lui fait subir des déformations brutales (c'est-à-dire sous forme de choc).

220px-Courbe_traction_fragile.svg.png (3.16 Kio) Vu 3173 fois

Ici, la vis s'est cassée sous l'effort sans déformation C'est le danger qui nous guette tous !!
Vous pensez que cette vis est réutilisable puisqu'elle ne présente pas de déformation visible à l'oeil ... Et bein non
Si vous réutilisez cette vis, elle a toutes les chances de casser en service ...

220px-Cast_iron_tensile_test.JPG (11.12 Kio) Vu 3166 fois

Pour résumer cette notion de ductilité-fragilite, ce schéma résume les grandes lignes :

220px-Ductility.svg.png (6.42 Kio) Vu 3172 fois

Regardez le profil de la vis au niveau de la cassure ...

- La vis "A" a cassé sans prévenir car en ACIER FRAGILE (pas ou peu de déformation et cassure brillante).
- Les vis "B et C" sont déformées car en ACIER DUCTILE (striction visible et cassure mate).


J'espère par ces quelques notions de base vous avoir convaincu qu'il ne faut pas réutiliser la visserie pour les pièces de sécurité et que l'emploi d'une clé dynamométrique est indispensable pour respecter les préconisations constructeur et les capacités techniques de la visserie utilisée ...

• 2.5 - La notion de coefficient de friction :

La mesure de couple doit intégrer : l'état de la lubrification, la qualité du filetage, l'état de surface, l'application d'un éventuel traitement de surface (anticorrosion le plus souvent) et la propreté des pièces...

Pour définir avec précision l'effort de précontrainte raisonnable à atteindre et donc le couple de serrage, il faut donc, aussi, connaître le coefficient de frottement. Cependant, il semble impossible de donner des valeurs sûres pour les coefficients de frottement, en particulier leur dispersion, au vu de la variété de l’état des surfaces et des graissages.

Voici les conditions qui influencent le coefficient de frottement :

• - Les états de surfaces brutes d'usinage (indice de rugosité Ra),

• - Le profil du filetage,

• - Le pas du filetage,

• - La structure métallurgique de la visserie,

• - Celle des éléments recevant la visserie,

• - Le type de graisse éventuellement employé et la méthode de graissage,

• - La dispersion des cotes d'usinage des composants,

• - Le jeu résultant de l'élasticité,

• - La méthode de serrage : le couple à atteindre, les séquences de serrage angulaire et la durée d'attente à respecter avant de franchir ces étapes, très important pour les serrages critiques (culasses),

• - La course faite par la visserie lors de son serrage,

La somme de ces points constitue un facteur d'incertitude plus ou moins important. Même des vis fabriquées selon des normes ISO, identiques mais issues de fournisseurs différents peuvent présenter des variations importantes de coefficient de frottement (lot de fabrication, entreposage, traitement de surface retenu et graissage lors du montage...),
de sorte que 80 à 90 % de la valeur du couple de serrage sont utilisées pour pallier les résistances dues aux frottements de la visserie.

Ces facteurs sont désignés par le coefficient de frottement μ. On distingue trois types de coefficients :

• - Visserie adaptée, zinguée, cadmiée ou rodée de bonne qualité, coefficient μ = 0,10,

• - Visserie de qualité moyenne, phosphatée, à l'état de livraison brut, coefficient μ = 0,15,

• - Visserie non parachevée, employée à sec, coefficient μ = 0,2.

Autrement dit, pour un couple de serrage identique, la pré-charge sera plus élevée en présence d'un faible coefficient. Il faut donc prendre en compte ces coefficients lors d'un serrage (voir valeurs couples des visseries et des boulons de roues où vous pourrez effectuer automatiquement vos calculs à partir du diamètre nominal de la vis (M10, M12...), du type de vis (tête hexagonale, cylindrique...), classe de résistance (8.8, 9.8, 10.8 ...), marge de sécurité voulue, caractéristiques du montage tant de la vis que du taraudage, etc., tout en sachant que ce n'est valable que pour de la visserie neuve.

• 2.6 - La notion de classe de qualité de la visserie :

Sans entrer dans le détail, il est possible de connaitre la limite élastique d'une visserie, selon la qualité métallurgique du métal la constituant. Pour une visserie acier, on parle de classe de boulonnerie.
Une classe se définie par un ensemble de garanties minimales qu'un fournisseur doit produire.

Différentes qualités (classe de boulonnerie = classe de qualité) de visserie existent. Elles permettent d'obtenir des serrages à plus ou moins hautes performances. Ce qui permet d'adapter la visserie à son usage final en maîtrisant les coûts.

L'acier est un alliage constitué principalement de fer (Fe) et de carbone (C) qui est travaillé par déformation plastique. C'est un métal corroyé, le passage de l'acier brut de coulée dans un train de laminage puis dans des outils d'estampage permettent d'affiner sa structure cristalline, une série de traitements thermiques va le rendre apte à un usage défini.

Dans la plupart des aciers de boulonnerie utilisés, la teneur en carbone est comprise entre 0,06 % à 0,2 %.

Les deux caractéristiques mécaniques essentielles sont données en N/mm² (ou mégapascal MPa) et servent à classer l'acier dans une classe de boulonnerie donnée, ces classes variant de 3.6 jusqu'à 12.9 (prononcer "3 - 6" ou "12 - 9").

Par exemple, une tige filetée de qualité 5.8, signifie :

• - premier chiffre « 5 » : 5 fois 100 MPa de résistance minimale à la rupture (en traction) soit Rm = 500 N/mm².

• - second chiffre « 8 » : symbolise le rapport entre la résistance minimale à la rupture garantie = Re : ici 0,8 fois Rm. On a ainsi Re = 0,8 x 500 = 400 N/mm².

Les classes de boulonnerie s'appliquent pour des composants de serrage à vis et concernent une grande variété de pièces. On distingue :

• - Les vis (composants filetés terminés par une tête permettant leur serrage),

• - Les écrous (composants taraudés recevant l'élément fileté), de formes diverses (hexagonal, à oreilles, carré, rapporté sur une autre pièce,...)

• - Les goujons (composants cylindriques, filetés de part et d'autres de manière inversée) se vissent sur une pièce massive (bloc moteur, par exemple), l'autre peut recevoir une pièce intercalaire et un écrou terminal. Le changement de sens des filets permet "l'indémontabilité" du goujon lorsqu'il reçoit l'écrou sur sa face externe. Ils se montent et se démontent avec un outil spécifique qui s'agrippe dessus, pour permettre la rotation sous l'effort de serrage.

On appelle boulon l'assemblage d'une vis avec un écrou.

Voici les classes de boulonnerie telles que défini par la norme ISO :

• - 3.6 - 4.6 - 4.8 - 5.6 - 5.8 - 6.8 - 8.8 - 10.9 - 12.9

Une visserie de qualité 6.8 est de qualité ordinaire, que l'on trouve en magasin de bricolage.
En automobile, la visserie employée est systématiquement de la classe 8.8 ou supérieure.
Les boulons de roue sont de qualité 10.9 (1000 N.mm² de résistance à la traction et 900 N.mm² de limite élastique) soit deux fois plus « solides » que la qualité 5.8. La classe de qualité est gravée par matriçage sur le dessus du boulon.

Sachons, toutefois, que la visserie de classe supérieure à 10.8 peut générer des ruptures de grain (brutale et sans déformation plastique préalable) suite à un choc et au froid. En bref, le joint de grain est affaibli et on assiste à une fissure qui se propage comme le montre la photo, ci-dessous :

Rupture de grain

Rupture de grain par mauvaise déshydrogénation.jpg (219.65 Kio) Vu 3267 fois

Pour ceux qui n'ont plus de piles dans leur calculatrice, voici un tableau comparatif des différentes classes de qualité de la visserie en acier ordinaire :

Caract%e9ristique%20en%20fonction%20de%20la%20classe.jpg (90.93 Kio) Vu 3267 fois

• 2.7 - Pourquoi de la visserie neuve :

Les boulons servant au maintien d'organes de sécurité ou très fortement sollicités (freins, suspensions, transmission, culasse) ont souvent été serrés à leur limite d'élasticité, voire dans le domaine plastique. L'allongement conséquent lors du primo-serrage contribue à écrouir le métal (déformations plastiques, permanentes).
Si, auparavant, il y avait 40 %, 20 % ou 10 % d'écart entre Re et Rm, le réemploi d'une visserie bien sollicitée va se faire rapprocher inéluctablement les valeurs Re et Rm ; d'où la casse en service ...

Dans certains cas on serre au-delà de la limite élastique, en s'arrêtant évidemment avant la limite plastique.
La précision de serrage présente, donc, un avantage non négligeable.

Prenons l'exemple du serrage de la culasse. Cela fait 25 ans que le serrage en zone plastique des vis de culasse est utilisé par les constructeurs. Ils utilisent des vis avec un traitement thermique spécial et il faut une longueur serrée suffisante pour avoir une courbe de zone plastique la plus plate possible et que la zone plastique soit sur un angle entre 600 et 700°, plusieurs tours donc (du point de limite élastique au point de rupture).

Une courbe de zone plastique plate veut dire qu'une variation de serrage angulaire, dans cette zone, induit peu de variations de tension dans la vis. Que la valeur angulaire de serrage de la vis soit de 170°, 180° et même de 190°, l'effort de serrage variera peu. Une variation de plusieurs centaines de degrés représenterait moins de 10% de la tension (précharge).

Finalement, l'imprécision du serrage au couple du début (très influencé par l'état des vis et le frottement) et celle du serrage angulaire, auront peu d'influence sur le serrage final si l'on passe dans la zone plastique (ce qui n'est pas le cas si l'on reste dans la zone élastique).
Notons que l'entrée dans la zone de la courbe plastique à peu près plate se fait après 60°environ du dépassement de la zone élastique. Il reste, donc, en zone plastique, la possibilité d'une rotation de 600 à 700° environ (deux tours complets) avant rupture. On voit qu'avec les valeurs de serrage angulaire données, on reste très loin de la rupture en service.
Par contre, si l'on a serré dans la zone plastique, l'allongement à rupture résiduel ayant diminué (diminution de la section), on ne pourra plus recommencer impunément le dépassement de la valeur angulaire de serrage. D'où la nécessité de changer systématiquement les vis.

Bon .... J'espère que vous êtes toujours avec moi sinon la pharmacie est encore ouverte à cette heure ...



3 - Cahier Des Charges Pour Une Bonne Clef Dynamométrique :

Dans le cadre des clefs dynamométriques "mécaniques" et après ce que nous venons d'évoquer, nous pouvons considérer, dans nos pratiques, qu'une bonne clef dynamométrique :

• - procède par déclenchement de son mécanisme, une fois atteint la valeur du couple sélectionné,

• - offre une plage de mesure offrant une précision optimum,

• - donne une précision compatible avec la valeur attendue du serrage et surtout un faible écart de dispersion dans les serrages répétitifs,

• - garde sa précision dans le temps (nombre de cycles maximum avant usure complète du mécanisme),

• - est accompagnée d'un constat de vérification valide, raccordé aux étalons nationaux,

• - dispose d'un vernier de réglage précis et doux, associé à un auto-blocage du système de réglage,

• - est par sa construction compacte (environnements restreint), légère et endurante,

• - possède un cliquet amovible et "retournable" afin de pouvoir serrer dans les deux sens, (pas à droite et à gauche),

• - possède un attachement solide qui peut recevoir de nombreux accessoires (cliquet, rallonges, etc.).

Tout cela coute cher mais est vite amorti puisque qu'on l'utilisera plus souvent .

Nos souhaits étant formulés, nous étudierons les clefs "mécaniques" de chez Facom, la série S.306-xR qui réunit toutes les qualités précitées, sauf le prix.

Une bonne clef dynamométrique, procède par déclenchement à la valeur du couple sélectionné.

Elles apportent, dans nos pratiques, un réel confort en nous permettant de nous concentrer sur ce que l'on serre (notamment dans les espaces restreints). De fait, j'ai éliminé les clefs à cadran, obligeant à porter attention au point de serrage ET lire le cadran, lorsque c'est possible, sans parler de l'effet de parallaxe qui ternit la précision.

240px-Torque_wrench_reading_view_0688.jpg (13.75 Kio) Vu 3145 fois

• 3.1 - Les clefs à déclenchement automatique, à réarmement manuel Facom S.203 :

Ce type de clé est dépassé mais c'est mieux que rien ...

Elle n'est plus adaptée pour les moteurs modernes. Tout juste est-elle utile pour serrer de la charpente métallique. Il s'en vend encore sur eBay .
En sus de son imprécision elle demande du temps pour régler son vernier et il faut réarmer à chaque fois. Voici, pour l'exemple, ce qu'est un outil dépassé.

Le déclenchement du mécanisme s'effectue lorsque le corps de la clef s’écarte (torsion calibrée de la tige mobile), reportée sur un vernier. Ainsi alerté par ce déclenchement physique et sonore, l’opérateur n’a pas besoin de se concentrer sur la lecture d’un cadran (surtout lorsqu'il n'est pas visible), lui permettant de se concentrer sur la bonne tenue de sa clef et contenir un déclenchement progressif et suffisant.
De plus les déclenchements se font à valeur constante, ce qui est un autre avantage sur les cadrans.

La clef est robuste (fait de l'usage) et est suffisante pour une boulonnerie de charpente métallique ou pour un tracteur. Sa précision est de l'ordre de ± 6 % mais elle est sans doute plus faible si on y ajoute le manque de précision dû au réglage (le bornier est maintenu par une simple vis et un écrou papillon) et à la lecture du vernier (voir flèche où chaque graduation vaut 1 daN.m, la précision n'est pas au rendez-vous) :

Vernier de réglage.jpg (105.39 Kio) Vu 3133 fois

On règle la valeur du couple par translation du vernier après déblocage de l'écrou papillon. De fait, on règle à une valeur à 5 N.m prés, imprécision qui s'ajoute à la faible précision de la clef : ± 6 % !

Cette clef s'appelle « à réarmement » car une fois déclenchée, il faut réarmer le mécanisme.
Le déclenchement s’opère par l’éloignement du corps de la clef (torsion) du vernier solidaire d’une partie qui elle ne subit pas la torsion. Dans la photo, ci-dessous, on voit bien la clef en train de se déclencher :

Déclenchement.jpg (101.08 Kio) Vu 3132 fois

La course du vernier finit contre le corps de la clef et donne le fameux signal audible. Pour la mesure suivante, il faudra réarmer le mécanisme en ayant, le cas échéant réglé la nouvelle valeur du couple en déplaçant le curseur au regard du vernier :

Molette.jpg (76.43 Kio) Vu 3132 fois

Ce sont des clefs simples et robustes, valables pour des serrages où la précision n’est pas de mise (boulons de roues, moyeux de roues (à l’aide des rallonges spécifiques SJ.214 et K.214A – rallonges que nous emprunterons pour la la série 306 qui, elle aussi possède un attachement 20x7) et d’une manière générale sur une grosse visserie solide.

La S.203, pour l'utiliser toujours , possède un grand défaut : elle a un bras de levier trop court pour prétendre à ses 200 N.m mesurables.
Il faut forcer comme un âne dessus pour y arriver, et cela se sent dès 150 N.m !

Essayez de serrer à 200 N.m avec ! Le bras de levier est bien trop court ...

Nous avons fait des essais avec le Torkontrol E.5000 : Ici on atteint 204 N.m grâce à une rallonge Facom SJ.214 et un cliquet ... Alors avec la S.203 C'est pas gagné !!

Tork.jpg (69 Kio) Vu 3128 fois

Et je me suis rendu compte que l'absence de progressivité (contrepartie de l’effort pour compenser ce court bras de levier) faisait passer dans les ± 14 % de précision de serrage, sans parler de la dispersion !

Cette clef n’est pas conçue « pour faire dans le progressif »

Comme je suis un perfectionniste tendance obsessionnelle , je réserve cette clef ... aux serrages des boulons de roues. Sa place est dans le coffre de sa voiture en cas de crevaison tout en répétant que cette clef vaut mieux que rien du tout.

• 3.2 - Les clefs à déclenchement automatique, à réarmement automatique Facom S.306 :

De nos jours, il existe des clefs plus évoluées à « réarmement automatique » offrant un encombrement réduit, une plus grande précision, une faible dispersion et une très bonne ergonomie.

Voici ce que donne une clef moderne en la S.306-100R, qui est un très bel outil de mesure :

Clef Facom clef à réarmement automatique « haute précision » S306-100R, avec attachement 20x7

Clef 306R.jpg (87.45 Kio) Vu 3120 fois

Un ressort taré est comprimé par une vis solidaire du vernier et de la poignée. Plus on visse et plus on compresse le ressort sur le mécanisme de déclenchement et plus il faut un grand moment pour déclencher l'échappement du mécanisme. C'est ce même ressort taré qui réarme automatiquement la clef.

• 3.3 - Une plage de mesure réduite pour une meilleure précision :

C'est un principe mécanique incontournable, plus la plage de serrage est large et moins la clef dynamométrique sera précise. Les bonnes clefs ont une plage de serrage réduite de l'ordre de 1/5e. Autrement dit la plage la plus grande ne doit pas dépasser de 5 fois la plage la plus petite. Ceci ne s'applique pas aux rallonges puisque l'on travaille sur un rapport (avec les rallonges, on garde la précision de base puisque la clef déclenche à sa propre valeur). Seuls les jauges de contraintes et une interprétation électronique permet de s'affranchir de cette règle des "Un pour cinq".

Voici les plages offertes par Facom sur ses modèles existants dans son catalogue de 2008 :

Plage%20de%20serrage%20de%20la%20s%e9rie%20306%20avec%20tol%e9rance.jpg (159.49 Kio) Vu 3118 fois

Remarquez que le ratio de plages est constant puisque d'1/5 = 5/25= 10/50 = 20/100 = 40/200 = 70/350 = 120/600 = 200/1000 = 0,2 !

Il semble difficile sur les toutes petites plages de faire mieux que ± 6% (la tolérance est indiquée en %, dans le tableau à gauche). Les grandes clefs sont à ± 4 %..

Il faut donc bien conduire son choix puisque force est de constater que démarrer avec une seule clef dynamométrique impose une plage que l'on ne prendrait pas forcément si l'on pouvait s'offrir simultanément deux clefs dynamométriques.

• 3.4 - La précision doit être compatible avec la valeur attendue avec un faible écart de dispersion :

Tout le monde sait que serrer un écrou de moyeu avec une clef dynamométrique de précision de ± 2 %. relève du luxe.
Par contre sur une culasse, pour amener la bonne précharge de ses boulons avant l'usage d'une clef angulaire, il vaut mieux avoir une clef dynamométrique précise d'une part et, d'autre part, ayant un écart de dispersion des valeurs du couple préréglé le plus faible possible.

On n'y pense pas toujours !

Enfin, sur les moteurs dits « modernes », allégés au maximum (donc moins de métal, pièces tournantes plus légères, contraintes plus grandes, etc.) pour des questions de consommation (réduction de la pollution), il vaut mieux avoir une clef précise notamment lorsqu'on serre dans un bloc en aluminium et pour la visserie qui n'est plus surdimensionnée comme avant.

Nous sommes donc condamnés à raisonner selon l'adage qui dit : qui peut le plus peut le moins. Autrement dit, tant qu'à en avoir une, autant avoir la plus précise.

• 3.5 - La précision doit être constante dans le temps :

Il faut privilégier une marque qui offre un mécanisme parfaitement usiné avec des aciers traités de qualité, mais avoir aussi un mécanisme de déclenchement bien conçu qui s'use le moins possible.

Outre la précision et une faible dispersion des valeurs de déclenchement offertes, la durée de vie de la clef et la tenue de l'étalonnage en dépendent.

Lorsqu’un fabricant annonce une durée de vie de la clef supérieure à 50000 cycles et une tenue de l'étalonnage supérieure à 5 000 cycles, tout le monde aura compris qu'on a dans les mains quelque chose de sérieux.

• 3.6 - Un constat de vérification valide :

Un constat de vérification n'est valide que si la clef n'a jamais servie (neuve) ou juste étalonnée.
Une clef d'occasion ayant servi deux années ne peut se prévaloir de son constat de vérification, si on ignore comment elle a été utilisée : l'a-t-on laissée sous tension en permanence, est-elle tombée, s'en est-on servi comme rallonge ?
Toutes ces interrogations discréditent la moindre référence au constat de vérification.

• 3.7 - Un vernier de réglage précis et doux associé à un auto-blocage de la poignée à la valeur sélectionnée :

Il faut choisir un niveau de gravure qui puisse se comparer à un vernier de micromètre, pour la précision de lecture et la conservation d'une bonne lecture dans le temps :

Vernier de la S.306.jpg (190.57 Kio) Vu 3103 fois

Les gravures sur le corps de la clef vont de 5 en 5 N.m.
Comme il y a 5 graduations sur le vernier (0, 1, 2, 3, 4), une graduation sur le vernier représente 1 N.m. Cette clef, elle aussi, est précise au Newton-mètre prés.
À chaque Newton-mètre, existe une encoche interne de blocage. Il suffit de lâcher la garde coulissante pour bloquer le réglage.

Le vernier doit offrir douceur et absence de jeu.
Enfin, la clef doit offrir un verrouillage automatique de la valeur choisie.

• 3.8 - Compacte, légère, endurante et ergonomique :

Elle doit être compacte lorsqu’on travaille sur un espace confiné, comme l'environnement du moteur.
On ne peut pas utiliser n'importe quelle clef dans un compartiment moteur. C'est la raison pour laquelle on se sert de clefs courtes, celles qui ne dépassent pas la valeur 20-100 N.m, histoire de travailler à l'aise. Si l'on a choisi une bonne clef, on a nécessairement la légèreté et l'endurance.
L'ergonomie est importante et il faut l'avoir bien en mains, trouver facilement ses repères pour poser la paume de la main, car dans ce genre de clef la position de la paume de la main influe sur la précision finale.

• 3.9 - Un attachement destiné à recevoir des accessoires et des rallonges :

En règle générale, ce genre de clef ne permet pas le contrôle d'un couple vers le sens anti-horaire (vers la gauche), la vis de tarage étant avec un pas à droite. Ce sont des clefs dites « mono-sens ».

Avoir un attachement permet de s’affranchir de cette limite. Il suffit de retourner l’embout (le cliquet) dans l’emmanchement pour inverser le sens de fonctionnement de la clef dynamométrique. On ne voit plus directement la valeur du réglage, mais on peut faire des serrages contrôlés sur des « pas à gauche », par exemple pour serrer la poulie de vilebrequin sur un 1.9 JTDm .

Choisir une clef dynamométrique à emmanchement est donc préférable à une clef dynamométrique pourvue d'un cliquet inamovible.

Les attachements permettent de mettre au bout de sa clef dynamométrique des accessoires : rallonges, d'autres cliquets en 1/2", 3/8" voire 1/4" pour être plus compact, des embouts à fourche et à œil, des embouts « crowfoot » pour des serrages sur tuyauteries, des carrés conducteurs, etc., qui améliorent sensiblement le retour sur investissement.

Si vous achetez une clef dynamométrique à cliquet fixe, vous ne pourrez pas bénéficier des avantages d'une clef à attachement, qui est certes un peu plus chère, mais c'est « beaucoup plus mieux : ».

Facom propose trois attachements :

Les emmanchements.jpg (384.01 Kio) Vu 3102 fois

Si, pour des raisons budgétaires, vous ne pouvez vous offrir qu'une seule clef, il vous faut préférer un attachement 14x18 ou 20x7, plus solides, si vous voulez pouvoir serrer les boulons de vos roues.
Ces derniers permettent de supporter des couples supérieurs à 100 N.m, avec une limite à 600 N.m pour le 14x18 et « sans limite » pour le 20x7 qui pourra supporter les couples offerts par les rallonges SJ.214 et K.214 A, mises bout à bout. Enfin, vous aurez plus d'accessoires et de polyvalence qu'aucun autre attachement ne pourra vous offrir.

L'attachement 9x12 doit être réservé pour les petites clefs dynamométriques (couples inférieurs à 100 N.m) qui est plus que suffisant et permet de mettre des cliquets compacts et les accessoires dédiés en 9x12.



4 - La série 306 de chez Facom, présentation :

Cette série 306 est présentée par Facom comme une clé à réarmement automatique " haute précision " :

Avec sa précision de ± 2% , elle apparaît comme le haut de gamme de la marque et ne peut être égalée.

Du fait en deçà de 10 N.m et au delà de 350 N.m, il semble difficile par construction d'avoir une précision à ± 2 %.

La série 306 est la reine de la gamme Facom. L’avoir en mains explique son prix et on comprend pourquoi.

Facom garantit la précision annoncée sur plus de 5000 cycles, ce qui laisse de la marge et permet de faire dans la durée. Bien que la norme ISO 6789 impose un contrôle annuel, compte tenu de l’usage que nous en faisons et du soin que nous apportons à nos clefs dynamométriques, on peut considérer que passer au contrôle tout les 5 ans est suffisant.
Le mécanisme est donné pour 50000 déclenchements avant usure, ce qui fera plaisir à nos petits enfants lorsqu’ils en hériteront.

• 4.1 - Une série 306, oui, mais laquelle choisir ? :

Cette série offre une plage de serrage réduite (gage de précision) qui se situe dans un rapport de 1 à 5 (20-100 ou 40-200 N.m ) mais il faudrait posséder plusieurs clefs dynamométriques pour couvrir 90 % des serrages que l'on peut trouver sur nos véhicules (plage allant de 5 N.m à 320 N.m, voire 400 N.m).

Or, la S.306-100R couvre à elle seule une plage de serrage allant de 20 à 100 N.m, tout en offrant une précision constante de ± 2 %. ! Mais surtout son attachement 20 X 7 permet de lui greffer des rallonges SJ.214 et K.214A !!

Clef et rallonges copie.jpg (63.51 Kio) Vu 2601 fois

Autrement dit, la 306-100R remplace trois, voir quatre clefs dynamométriques à réarmement automatique de « haute précision » car équipée de rallonge, vous dépassez les 400 N.m ! Qui dit mieux ?

Si l'on veut un attachement adapté aux grands couples, il faut prendre un attachement solide qui puisse, aussi, recevoir ces fameuses rallonges. Le 20 X 7 est idéal ...

J'espère vous avoir convaincu de posséder ces rallonges SJ.214 et K.214A dans votre outillage et qui peuvent, aussi et souvent, vous servir de leviers pour desserrer les écrous récalcitrants, sans efforts.

• 4.2 - La clef R.306A25 :

Si vous posséder une clef dynamométrique S.306-100R, c'est le complément logique.

La clef dynamométrique Facom R.306A25 complète, dans les faibles couples (de 5 à 25 N.m) la S.306-100R.

Les petites clefs dynamométrique sont de plus en plus utiles sur les moteurs modernes sans compter que l'on peut s'en servir sur les motos, vélos, et l'électroménager.
Sa faible longueur (moins de 30 cm) lui permet de passer partout. Le cliquet amovible (9 X 12) est en 1/4 de pouce et permet donc d'utiliser des douilles de 5 à 13 mm avec une faible hauteur ..

Mettez cote à cote une douille de 11 mm en 1/4 - 3/8 - 1/2 pouce et vous serez surpris de la différence de hauteur ...

Comparaison douilles.jpg (163.68 Kio) Vu 2605 fois

Comparaison tailles des douilles entre les différents gammes.jpg (259.22 Kio) Vu 2605 fois

Parfois, quelques millimètres feront la différence ... ça passe ou ça passe pas

• 4.3 - La clef J.306A50 :

C'est ma préférée avec la 306-100R !!!!

S-30650A.jpg (209.97 Kio) Vu 2660 fois

La J.306A50 est trés compacte également (36 cm) et permet les serrage délicats et souvent inaccessibles ... 10 à 20 N.m sur les vis de maintien d'une pompe à eau .

Le cliquet est amovible en 9 X 12. Vous pouvez travailler 1/4 ou 3/8 de pouce ...( R.372 ou J.372 ).


Les galets tendeurs, les colonnettes de freins par exemple ... Les couples sont souvent de 30 à 35 N.m dans des endroits où la 306-100R ne passe pas.

Si vous possédez la 306-100R et la R.306A50 vous constaterez que mème si la plage 20-50 N.m se chevauche, c'est un avantage car vous pourrez selon la place disponible utiliser l'une ou l'autre .... C'est ma composition perso ....

• 4.4 - La clef S.306-100R :

C'est ma préférence, comme dit le chanteur. Elle réunit tout ce que l'on est en mesure d'attendre et satisfera les plus exigeants.

• 4.5 - La clef S.306-200R :

La S.306-200R appartenant à la série 306-R est, elle aussi, une clef à haute performance.

Aussi surprenant que cela puisse paraître, sa plage qui est, pourtant, deux fois plus étendue que la S.306-100R (160 N.m contre 80 N.m !) ne la rend pas plus intéresssante pour autant.
Avouons qu’elle est tentante, d'autant que si l'on rajoute que la clef dynamométrique J.306-50D (de 10 à 50 N.m, avec son cliquet J.372 en 9 × 12) est son complément idéal (avec un chevauchement idéal de 10 N.m). L'ensemble donne une plage allant de 10 à 200 N.m. Pas mal !

Cependant, l'ensemble la S.306-100R avec rallonge, complété par la 306A50 (de 10 à 50 N.m, cliquet R.372 ou J.372 en 9 × 12) que nous avons vues, font beaucoup mieux puisqu'elles donnent une plage de 10 à 210 N.m.

Enfin, en espace confiné la S.306-200R avec ses 50 cm supplémentaires la rendent moins maniable en compartiment moteur.



5 - Les accessoires :

Facom a prévu de nombreux accessoires adaptables sur la série 306. C'est toute la différence avec d'autres marques ...

• 5.1 - Les cliquets S.152 et J.152 :

Les clefs en attachement 20 x 7 sont livrées sans cliquet. Il faut donc choisir son cliquet qui va dans l’emmanchement 20 x 7 de la clef dynamométrique pour la rendre fonctionnelle.

Les cliquets S.152 (1/2) et J.152 (3/8) reprennent la tête ronde du fameux cliquet S.151 qui a fait ses preuves, et sont terminés par un attachement 12 x 7 mm mâle.

Les cliquets J.152 et S.152 ont strictement le même encombrement (diamètre et épaisseur de tête) :

Cliquet S et J.152.jpg (171.14 Kio) Vu 2650 fois

• 5.2 - La rallonge Facom SJ.214 :

La rallonge Facom SJ.214 est fabriquée, à l'origine, pour la série 203 pour en doubler les valeurs de serrage.

SJ 214.jpg (102.67 Kio) Vu 2646 fois

Elle fait de même avec la S.306-100R.

Son attachement est en 20 X 7 afin d'utiliser tous les cliquets et accessoires prévus initialement pour la clé 306-100R.

Lorsqu'on enfiche l'embout mâle de l'accessoire dans la partie femelle de la rallonge, on solidarise les deux éléments.
L'emmanchement de la rallonge comporte une bille de positionnement/maintien et une butée :

Détail de l'emmanchement de la rallonge SJ 214.jpg (328.3 Kio) Vu 2644 fois

Cette bille permet de positionner l'embout à une cote précise de 80 mm :

Cliquet S.152 cote.jpg (154.9 Kio) Vu 2644 fois

La butée évite à l'embout d'aller hors positionnement/maintien de la bille.

Les embouts à fourche de la série 20 peuvent vous sauver le weekend car vous obtenez un bras de levier super efficace :

Embout à fourche de 36.jpg (118.4 Kio) Vu 2645 fois

Longeur de levier utile de la rallonge SJ 214 avec clef à fourche série 20.jpg (181.85 Kio) Vu 2645 fois

Voici une application type pour cet équipage : débloquer l'écrou de 32 couleur rouille. Sans lui ce ne sera guère possible :

Indication pour l'embout à fouche de 32 avec rallonge SJ.274.jpg (313.78 Kio) Vu 2645 fois

Si l'écrou résiste encore, rien ne vous empêche de cumuler 2 rallonges !!

Les embouts Crowfoot font également partie des accéssoires Facom ...

Résistant jusqu'à 510 N.m de couple, le cliquet S.152 est adapté (pas le J.152 en raison de son carré de manœuvre 3/8") pour débloquer les écrous récalcitrants :

Longueur de levier utile de la rallonge SJ 214 avec cliquet.jpg (184.7 Kio) Vu 2645 fois

Je me sers constamment de cette rallonge, surtout avec le cliquet :

Déblocage des boulons inférieurs de la plaque de renfort.jpg (259.43 Kio) Vu 2644 fois

Déblocage des boulons supérieurs de la plaque de renfort.jpg (193.27 Kio) Vu 2644 fois

L'attachement 20x7 est très résistant et offre une multitude d'accessoires très utiles pour votre clef dynamométrique :

Possibilités offertes par l'emmanchement 20x7.jpg (199.26 Kio) Vu 2644 fois

• 5.3 - La rallonge Facom K.214A :

C'est une rallonge impressionnante tant par sa grandeur (840 mm d'axe en axe, que par son poids (3 kg) et son prix (plus de 150 € TTC) et permet de tripler les valeurs de serrage.
Ci-dessous, la K.214A, comparée à la clef dynamométrique S.306-100R et la SJ.214 :

Clef et rallonges copie.jpg (63.51 Kio) Vu 2644 fois

A son extrémité, elle forme un coude à 93° muni d' un carré en 3/4 :

coude.jpg (91.62 Kio) Vu 2644 fois

Elle est faite pour les gros efforts, et peut donc fournir des couples très importants (typiquement : pour serrer/desserrer des écrous de moyeux à 300 N.m et plus) avec des douilles 3/4 adaptées :

ecrou moyeu.jpg (103.24 Kio) Vu 2644 fois

A l'autre extrémité, la partie mâle est conçue pour s'emmancher dans l'attachement 20x7 de la clef dynamométrique :

attachement.jpg (94.38 Kio) Vu 2644 fois

Cerise sur le gâteau, la partie mâle de l'attachement 20x7 peut, en lieu et place de l'attachement d'une S.306-xR, s'enficher dans une rallonge SJ.214 et offrir, selon le nombre de rallonges mises bout-à-bout, un bras de levier conséquent et donc, offrir des couples assez impressionnants.

SJ+K.jpg (77.78 Kio) Vu 2644 fois

Selon votre équipement, vous obtenez :

- K.214A, donne un quotient multiplicateur de 3 (longueur de l'équipage = 1,17 m)
- K.214A + SJ.214, donne un quotient multiplicateur de 4 (longueur de l'équipage = 1,65 m)

Voila pour le serrage au couple des écrous de moyeu de ma feu 407 ( Ok c'était pas une Alfa ...) :

RALLONGE SUR 407.jpg (178.3 Kio) Vu 2644 fois

Ou pour le serrage d'une culasse ( Fiat Uno ) :

Première étape, serrage au couple, facile ! Le but du jeu est de donner un précontrainte uniforme au joint de culasse neuf :

Etape serrage CD.jpg (216.52 Kio) Vu 2644 fois

Seconde étape, pré-serrage à la clef angulaire à mi-parcours (premier serrage à 90°) à l'aide de la rallonge SJ.214. Il suffit juste de retirer la clé 306-100R de son cliquet pour mettre en lieu et place la rallonge sur le cliquet :

Clef angulaire.jpg (151.87 Kio) Vu 2644 fois

Etape%20serrage%20%e0%20la%20clef%20angulaire.jpg (229.09 Kio) Vu 2644 fois

Dernière étape, et là, ça force dur, au point que je me demande comment le boulon n'explose pas ! :
Ici nous sommes en phase finale (second serrage à 90°). Impressionnant la puissance qu'il faut mettre. Lla rallonge K.214A se termine par un carré de manœuvre 3/4", il faut intercaler un réducteur 3/4 à 1/2 :

FINAL.jpg (219.97 Kio) Vu 2644 fois

Conclusion :

Si vous avez tenu le coup jusqu'au bout ..... BRAVO

Cet article est bien sur perfectible et n'a pour finalité que de rappeler des notions de base sur la résistance des matériaux.
Je survole, je simplifie car je ne veux pas ici vous souler mais simplement apporter un éclairage qui prends tout son sens quand cela touche notre sécurité ...

Concernant l'outillage, vous avez compris que je suis passionné et que mes catalogues sont en permanence sur ma table de chevet. C'est un investissement conséquent mais qu'on ne fera qu'une fois à condition de ne pas se tromper dans ses propres choix.

Il existe bien d'autres marques de qualité professionnelle sur le marché mais je n’utilise que du Facom en clés dynamométriques pour les raisons citées plus haut ... Polyvalence, qualité, accessoires font pour moi la différence ...

Bon travail

[Il Padrino]

Merci pour ce sujet qui me ramène à 35 ans en arrière dans la pratique de ma mécanique générale .
Je pense que tu va en parler aussi , mais l'utilisation d'une clès dyna est aussi pour le cahier des charges au niveau des supports sur lequel la vis où boulons y est vissés car ceux-ci sont de plus en plus en alu où alliage léger se qui à pour conséquence de les détériorer.

On attend la suite

[Gaby159]

Je vais faire mon jeunot, mais moi c’etait il y a à peine 10ans ...

Il y a aussi les paramètres de la matière et des éventuelles traitements qui ont un rôle fondamentale (acier bruni ou zingué, inox, etc. )
La vis ne se comportera pas de la même manière sous la contrainte, en acier bruni ou en zingué, et même avec une qualité identique.

[Vrp34]

Bonjour les amis,

Au moins ... je vois que ce sujet intéresse !!!!

La suite va venir, mais le but n’est de refaire un cours de métallographie mais de donner quelques bases à ceux qui veulent comprendre ...

Effectivement, je vais aborder les coefficients de friction, traitements thermiques, sans trop approfondir pour ne pas lasser le lecteur .... ni le noyer ....

Si j’arrive à convaincre que d’investir dans une bonne clef dynamométrique est un impératif .... j’aurais porté ma pierre à l’edifice .....

N’hesitez Pas à me corriger si je m’egare Car mes cours de l’ETSL sont quand même loins

[wagnhoftus]

Merci pour ce cours ça me rappelle mes cours de méca, les torseurs, le P.F.S etc. En tout cas tu es très pédagogue et je pense que pour ceux qui ne connaissent pas, ce sera parfait

[Vrp34]

Bonjour les amis ....

Bon ça avance tout doucement ... Je pense avoir terminé la partie théorique (avec des notions simples ... on est d'accord ) sur le couple de serrage ...

Dites moi si je dis des grosses conneries .... ça m'arrive

[Vrp34]

Bonjour à tous,

je viens de terminer cet article marathon ... c'est un peu long mais le sujet en vaut la peine !!
N'hésitez pas à me corriger ou à compléter ....

Si vous voulez décrire vos clés dynamométriques .... C'est aussi l'occasion

Bonne lecture et bon travail