Types de pinces par fonctions, mécanismes et matériaux

La fixation des composants des systèmes mécaniques est essentielle dans les applications industrielles et domestiques. Qu'il s'agisse d'un simple tuyau d'arrosage fixé au robinet ou d'une configuration CNC avancée, le serrage est essentiel partout. Le serrage est essentiel dans divers secteurs de la fabrication et de la construction, comme la métallurgie, le travail du bois, l'automobile, le bâtiment, etc. Examinons ce sujet en détail.

Qu'est-ce qu'une pince ?

Une pince est un dispositif mécanique qui maintient ou fixe solidement des objets ensemble. En ingénierie, les pinces peuvent être utilisées pour un maintien temporaire ou permanent. Dans le travail des métaux, elles sont très utiles pour l'usinage, le soudage, l'assemblage et les réparations. Certains types de pinces sont largement utilisés dans le travail du bois. L'utilisation finale détermine le type de pinces à utiliser.

Comment fonctionne une pince ?

Une pince exerce une force de serrage raisonnable sur les objets à maintenir fermement. Cela se produit en ajustant les mâchoires mobiles de manière à ce que leurs faces internes rapprochent les objets. La position de ces mâchoires est actionnée et maintenue fermement par un mécanisme tel qu'une vis ou un levier. L'intensité de la force de serrage utilisable par une pince correspond à sa capacité de maintien. Elle dépend de la conception, de la résistance du matériau et du mécanisme d'application de la force.

Composants d'une pince

Une pince se compose principalement d'un cadre ou d'un corps qui fournit à la fois de l'espace et de la résistance, d'une mâchoire mobile qui effectue l'action de préhension et d'un mécanisme d'actionnement comme un ressort, une vis ou un levier.

Vis, levier et pince

Les vis et les leviers génèrent la charge, tandis que le corps de la pince la transmet à la pièce. Vis et leviers sont rarement utilisés ensemble dans une même unité de serrage, bien que cela soit possible. La vis optimise le pas et le frottement des filetages. Le mouvement de rotation de la vis est converti en force axiale. Même un faible effort de rotation produit une force axiale importante. Le levier repose sur le principe du couple et de l'effet de levier. La longueur du bras de levier multiplie la force d'entrée. Le mécanisme à vis est utilisé pour les applications de fixation de précision, tandis que les leviers sont utilisés pour les repositionnements fréquents.

Le corps de la pince constitue l'ossature structurelle d'une pince. Il transmet la charge des vis ou des leviers aux mâchoires, puis à la pièce. Sa rigidité assure une application uniforme de la force.

Que peut faire une pince ?

La pince est un outil polyvalent utilisé dans de nombreuses applications d'ingénierie. Certaines pinces sont utilisées pour un positionnement temporaire, tandis que d'autres peuvent être utilisées pour une fixation permanente. Les pinces sont largement utilisées dans les secteurs de la métallurgie, du bois, de la construction, de l'automobile et de la réparation.

Types de pinces par fonction

Les types de colliers de serrage peuvent être classés selon leurs applications. Si la fonction principale de chaque type de collier reste la force de serrage et la capacité de maintien, leur conception diffère. Chaque collier est conçu pour s'adapter à une application spécifique. Voici un bref aperçu des grandes catégories de colliers de serrage.

Pince de banc

Les serre-joints d'établi sont principalement utilisés pour maintenir les pièces en usinage et en soudage. Ils se fixent sur un établi ou une table. Souvent soumis à des forces de coupe, de perçage ou de meulage, ils doivent être suffisamment robustes.

Les ateliers, les ateliers d’usinage et les postes de soudage sont les principaux utilisateurs de pinces d’établi.

Pinces de bordure et de jonction

Les serre-joints sont largement utilisés en assemblage, en menuiserie et en fabrication de meubles. Par exemple, un menuisier applique de la colle sur deux panneaux de bois et serre les serre-joints. Ces serre-joints maintiennent fermement les panneaux jusqu'à ce que la colle prenne.

Colliers de serrage pour tuyaux et tubes

Les colliers de serrage pour tuyaux et tubes sont couramment utilisés dans les secteurs de l'automobile, de la plomberie, du CVC et des systèmes de serrage industriels. Par exemple, dans ces systèmes, les radiateurs sont fixés aux tuyaux de refroidissement par des colliers de serrage.

Types de pinces par forme ou mécanisme

Il existe différents types de systèmes de serrage. Chaque type de pince possède une forme et un mécanisme uniques, adaptés à une application spécifique. Le choix d'une pince dépend du coût, de la facilité d'utilisation et de la durabilité. Le tableau ci-dessous présente les caractéristiques importantes des types de pinces les plus courants.

Pince en C et pince en G

Les serre-joints en C et en G offrent une grande capacité de maintien grâce à la résistance élevée de leur cadre. La vis applique la pression et le cadre la supporte. La forte capacité de charge due aux formes en « C » et en « G » est particulièrement utile pour les applications exigeantes comme le perçage et la découpe.

Collier de serrage en F et collier de serrage à barre

Le mécanisme de serrage de ce type de serre-joint est similaire à celui des serre-joints en C. Le cadre supporte la charge. Une barre coulissante offre une portée accrue. Des mâchoires plus larges permettent de maintenir des pièces plus volumineuses. Par exemple, l'assemblage de meubles et le maintien des habillages de portes sont plus faciles avec des serre-joints en F qu'en C.

Pince à ressort

La force de serrage de ce type de pince est exercée par le ressort. Les pinces à ressort sont légères et rapides à utiliser. Leur forme rappelle celle d'une pince à linge.

Pince à gâchette

Les serre-joints à gâchette utilisent un mécanisme à cliquet. Ils sont constitués d'un rail coulissant sur lequel sont fixées une mâchoire fixe d'un côté et une mâchoire mobile de l'autre. La poignée de la gâchette déplace la mâchoire par paliers. Chaque palier est verrouillé par les dents du cliquet. Un levier de déverrouillage permet de désengager le cliquet pour desserrer rapidement la pièce. Grâce à ce mécanisme, l'outil peut être utilisé d'une seule main.

Pince de verrouillage

Ce type de serre-joint est très similaire à une pince par sa forme. Cependant, c'est le système de verrouillage qui fournit la force de serrage. Une vis réglable permet d'ajuster l'ouverture des mâchoires à la pièce. La poignée à levier peut être pressée pour serrer fermement la pièce. Un levier à dégagement rapide permet de déverrouiller le système de verrouillage et de libérer la pièce.

Pince à bascule

Ce type de pince est doté d'un mécanisme à pivot et levier. En appuyant sur la poignée, les bras de liaison se déplacent autour du pivot. Lorsque les bras de liaison croisent le point central, ils verrouillent le bras de serrage en position.

Pince à came

Ce type de serre-joints possède une came excentrique ou ovale. Cela signifie qu'un côté de la came est plus épais que l'autre. Lors de la rotation de la came, la partie la plus épaisse entre en contact avec la pièce. Ce phénomène est analogue à la fermeture des mâchoires.

Étau de banc

L'étau d'établi est une pince permanente et robuste fixée à l'établi. Une vis permet de serrer la mâchoire et de maintenir la pièce.

Collier de serrage pour tuyaux et collier de serrage à mâchoires parallèles

Ce type de serre-joints est très similaire aux serre-joints en F. Ils sont équipés d'une tige de guidage et d'un système de verrouillage qui maintiennent les mâchoires parallèles. Contrairement aux serre-joints en F, les serre-joints pour tubes appliquent une pression uniforme sur la pièce.

Serre-joint d'angle, serre-joint à bande ou à sangle

Les serre-joints d'angle permettent de fixer deux composants à angle droit. Les mâchoires en V les maintiennent perpendiculaires.

Classification des pinces par matériau

Les colliers de serrage sont disponibles dans une variété de matériaux, selon les exigences de solidité, de durabilité, de résistance à la corrosion et de coût. Certains types de colliers, comme les pinces, utilisent un seul matériau pour tous leurs composants. D'autres types de colliers utilisent des composants critiques, comme les patins ou les vis, dans des matériaux différents de ceux du corps. Tout dépend de leur compatibilité.

Acier au carbone et acier allié

L'acier au carbone a une résistance inférieure à celle des aciers alliés. Cependant, sa résistance est supérieure à celle d'autres matériaux comme l'aluminium ou les plastiques. L'acier au carbone et l'acier allié peuvent constituer un choix économique et durable pour le corps des colliers de serrage.

Acier Inoxydable

L'acier inoxydable est un matériau de choix lorsque la propreté et la prévention de la contamination sont essentielles. Il est plus cher que l'acier au carbone ordinaire.

• Acier inoxydable 304 :
  L'acier inoxydable 304 est la nuance la plus courante. Il est utilisé pour la fabrication de colliers de serrage pour des industries telles que l'agroalimentaire, les usines chimiques, l'industrie pharmaceutique, etc.
• Acier inoxydable 316 :
  L'acier inoxydable 316 offre une protection anticorrosion plus spécifique grâce à sa teneur en molybdène. Les colliers de serrage en acier 316 sont couramment utilisés en milieu marin.

Aluminium et alliages légers

Les alliages comme le 6061 sont légers tout en offrant une résistance modérée. Grâce à son faible poids, l'aluminium réduit la fatigue de l'opérateur. Un autre avantage des alliages d'aluminium est leur amagnétisme, ce qui évite les interférences magnétiques dans les applications électroniques.

Polymère et autres

Les patins en matériaux comme le TPU préviennent les rayures. Par exemple, les pinces à ressort avec patins en TPU protègent les pièces peintes des rayures ou du délaminage lors du serrage.

Types courants de colliers de serrage

Les colliers de serrage servent à raccorder des tuyaux ou des raccords pour la transmission de fluides. Il existe différents types de colliers de serrage. Le choix du type de collier dépend des conditions de fonctionnement telles que la pression, le débit, la température et la réactivité.

Collier de serrage à vis sans fin

Il s'agit du type de collier de serrage le plus courant. Il est particulièrement adapté aux applications à basse et moyenne pression. Une vis sans fin serre la sangle fendue autour du tuyau ou de la canalisation.

Collier de serrage en T

Bien que de forme similaire à celle des colliers à vis sans fin, les colliers à boulon en T ont des applications différentes. Ils supportent des pressions élevées dans des applications telles que les turbocompresseurs, les équipements agricoles, les tuyaux marins et les conduites haute pression industrielles. Le boulon en T serre la sangle en acier autour du tuyau, assurant une pression uniforme. Contrairement aux colliers à vis sans fin, les colliers à boulon en T sont disponibles dans des tailles spécifiques avec des possibilités de réglage limitées.

Collier de serrage à ressort

Les colliers de serrage à ressort sont faciles à utiliser. Ils sont dotés de petites languettes ou oreilles. En serrant les languettes avec la pince, le diamètre de l'anneau augmente. En relâchant les languettes, l'anneau s'ajuste au diamètre du tuyau. L'un des principaux avantages de ce type de collier est qu'il s'ajuste automatiquement au diamètre. Par exemple, si le diamètre du tuyau varie en raison d'une dilatation ou d'une contraction thermique, le collier de serrage à ressort ajuste automatiquement le diamètre de son anneau.

Pince à oreille

Le collier de serrage à oreille est un collier de serrage permanent et résistant aux intempéries. Il possède une ou deux oreilles saillantes. Ces oreilles peuvent être pressées pour s'adapter parfaitement au tuyau. Une déformation plastique permanente se produit au niveau des oreilles. Il est donc impossible de desserrer le collier sans le couper. Résistant aux vibrations, ce type de collier est particulièrement utilisé dans les applications automobiles et pneumatiques.

Pince bande v

Le collier de serrage en V est un collier de serrage rapide pour raccorder les brides de deux tuyaux. Les bords biseautés des brides s'insèrent dans la rainure du collier. Le serrage assure une bonne protection contre les fuites de gaz. Ce type de collier se desserre rapidement sans compromettre l'assemblage. Il est couramment utilisé pour les systèmes d'échappement, les raccords de turbocompresseurs et la tuyauterie industrielle.

Collier de serrage robuste

Ce type de collier de serrage est adapté aux hautes pressions. Une bande large et épaisse peut être serrée à l'aide de la vis du collier pour ajuster le diamètre de l'anneau. Ce type de collier offre une bonne résistance. Sa large bande répartit la pression uniformément sur une grande surface. Il est couramment utilisé dans les applications minières et marines.

Unités de serrage industrielles pour gabarits et montages

Les unités de serrage industrielles sont disponibles avec différents mécanismes de serrage selon les applications. Les exigences de force de serrage, de poids des objets et de robustesse déterminent le type de pinces à utiliser.

Pince à bascule manuelle

Les sauterelles manuelles utilisent des mécanismes de liaison. Une fois la position centrale franchie, elles se verrouillent en position, empêchant ainsi tout desserrage accidentel pendant l'entretien. Elles sont principalement utilisées dans les secteurs où l'automatisation n'est pas requise.

Pince de puissance pneumatique

Les pinces pneumatiques utilisent l'air comprimé pour pousser les bras de serrage. L'air comprimé actionne le piston qui applique une force sur les bras de serrage. Cette force est transmise aux patins de serrage. L'ensemble du mécanisme est généralement automatisé. Ce type de pinces est utilisé sur les chaînes de montage automatiques.

Pince pivotante hydraulique

Le mécanisme est similaire à celui des pinces pneumatiques, mais au lieu d'être actionné par de l'air comprimé, c'est un mécanisme hydraulique qui actionne le piston.

Pince à pivot, pince à came

Une pince pivotante fonctionne avec un bras rotatif qui pivote pour presser la pièce. Une pince à came utilise une surface de came excentrique qui se cale plus fermement en tournant.

Pinces personnalisées : conseils de conception pour la fabrication (DFM)

Les serre-joints sur mesure constituent la seule option lorsque les serre-joints standard ne répondent pas aux exigences. Les ingénieurs conçoivent des serre-joints pour des applications spécifiques afin d'améliorer leur maniabilité. Conçus pour une application spécifique, les serre-joints sur mesure prennent en compte tous les aspects importants, tels que la force de serrage, la capacité de maintien, le mécanisme d'entraînement et les conditions de fonctionnement.

Quand passer au sur-mesure

Lorsque les pinces couramment disponibles ne suffisent pas aux besoins de l'application, le recours aux douanes devient la seule option.

Géométrie des mâchoires et conception des coussinets

La géométrie des mâchoires doit permettre de maintenir la pièce sans l'endommager. En règle générale, une surface de mâchoire plus importante réduit la pression exercée sur la pièce. Des patins souples sont préférables pour les surfaces délicates.

Choix de matériaux

Le choix des matériaux dépend de facteurs tels que le coût, l'environnement, la durabilité, la résistance, le poids, etc.

Comment fabriquer des pinces

La fabrication de colliers de serrage commence par la conception. Seule une conception rigoureuse garantit un fonctionnement précis. Un choix judicieux des matériaux garantit durabilité et accessibilité. Un usinage CNC est idéal pour réaliser cette tâche. La CNC offre des résultats rapides et constants.

De la CAO à la FAO

La conception est réalisée dans un logiciel de CAO. Les fichiers CAO sont ensuite importés dans un logiciel de FAO. Ces fichiers FAO contiennent les parcours d'outils pour l'usinage CNC. Les machines CNC créent automatiquement les composants de serrage avec des résultats reproductibles. Ces composants sont ensuite assemblés.

Corps et mâchoires de serrage de fraisage

Les corps de serrage et les mors sont fabriqués sur des fraiseuses CNC. Elles transforment les ébauches en pièces finales. L'ébauche commence par l'élimination de l'excédent de matière. Les contours et les courbures sont ensuite réalisés.

Goupilles et bagues de tournage

Les axes et les bagues sont usinés sur une machine CNC pour obtenir le diamètre exact. Toute dépouille peut être ajoutée sur les axes et les bagues.

Perçage/taraudage et alésage des sièges

Le perçage permet de réaliser des trous filetés ou non. Le taraudage assure l'assemblage par vissage.

Conclusion

Une bride est un dispositif mécanique utilisé pour fixer des pièces. Différents types de brides répondent à des objectifs différents. Le choix du type de bride dépend de facteurs tels que le mécanisme de serrage, la force de serrage, la capacité de maintien, la résistance mécanique et les conditions de fonctionnement.

Si une tâche ne peut être réalisée avec une pince standard, le sur-mesure peut être la seule option. Il est crucial de trouver un fournisseur fiable, capable de fournir des résultats précis. Si vous recherchez des pinces sur mesure, n'hésitez pas à nous faire part de vos besoins. Notre équipe d'ingénieurs qualifiés vous aidera à améliorer la conception et à fabriquer les meilleures options de serrage.

FAQ

Quelle est la différence entre les colliers de serrage allemands et américains ?

Les colliers de serrage allemands utilisent des bandes intérieures lisses aux bords roulés pour protéger le tuyau. Les colliers de serrage américains utilisent des bandes perforées qui peuvent mordre le matériau du tuyau.

Quelle est la différence entre une pince en C et une pince en F ?

Les pinces C et F s'appuient sur un cadre porteur pour la force de serrage. Les pinces F sont dotées d'une barre coulissante qui élargit l'ouverture des mâchoires. La pince AC n'en possède pas.

Quelle est la meilleure pince à ressort ou pince à vis sans fin ?

Les deux ont des fonctions différentes. Une pince à ressort sert à fixer mécaniquement des pièces, tandis qu'une pince à vis sans fin sert à fixer des tuyaux.

Quels sont les principaux types de pinces en dentisterie ?

En dentisterie, les principaux types de pinces sont ailées, sans ailes, antérieures et postérieures.