Qu'est-ce qu'un contre-écrou ? - Types, conception et solutions personnalisées

Nous assemblons presque tous des composants au quotidien. Nous avons vu des écrous bloqués dans nos maisons, nos bureaux et sur la route. Mais avez-vous réfléchi à leur fonctionnement et à leur utilisation ? Un écrou de blocage offre une résistance aux vibrations. Dans de nombreux secteurs, les composants se détériorent à cause du desserrage des écrous de blocage. Il est donc essentiel d'utiliser des écrous de blocage adaptés à chaque composant et application. Cet article explique l'importance de la conception, des types, des matériaux et des normes lors du choix d'écrous de blocage sur mesure.

Figure 1 : Exemple de contre-écrou

Qu'est-ce qu'un contre-écrou ?

Un écrou de blocage est composé de différents types d'éléments de blocage qui contribuent à résister au couple et aux vibrations. Un écrou ordinaire ne peut maintenir la stabilité face à la force de serrage, tandis qu'un écrou de blocage se fixe au boulon pour maintenir la force de serrage. Grâce à son blocage par le boulon, il résiste mieux aux vibrations qu'un écrou de blocage ordinaire.

Comment identifier un contre-écrou ?

Il peut être difficile de distinguer un écrou ordinaire d'un contre-écrou. Un écrou ordinaire se compose simplement de filets à l'intérieur, tandis qu'un contre-écrou doit être doté d'un élément de blocage qui lui permet de résister aux vibrations. Un contre-écrou est constitué d'une bague en nylon à son sommet ou d'une goupille qui assure le blocage.

Écrous et boulons de blocage

La relation entre les écrous et les boulons de blocage est intéressante. Il faut d'abord comprendre ce qu'est un boulon. Un boulon est un élément de fixation composé d'un filetage et d'une tête. Un boulon est utilisé avec un écrou pour assembler les matériaux. Le rôle d'un boulon est de maintenir la force de serrage pendant que l'écrou reste immobile, évitant ainsi toute rotation ou ouverture.

À quoi sert un contre-écrou ?

Son objectif principal est de maintenir l'écrou immobile et d'éviter son desserrage en cas d'augmentation des vibrations et du couple. Il contribue à prévenir la défaillance du composant en évitant le desserrage du contre-écrou. C'est pourquoi son champ d'application est large, des pièces domestiques aux pièces critiques telles que les composants aérospatiaux.

Quelle est la différence entre un écrou et un écrou de blocage ?

Un écrou ordinaire est constitué d'une pièce métallique percée d'un trou fileté. Un écrou de blocage repose sur sa conception, comme une goupille ou une bague en nylon à son sommet. Un écrou ordinaire ne peut pas résister à la charge dynamique, tandis qu'un écrou de blocage ne peut pas se desserrer du boulon en raison de sa conception.

Comment fonctionnent les contre-écrous

Avez-vous déjà réfléchi au fonctionnement des contre-écrous ? Si ce n'est pas le cas, parlons-en. Leur principe de base est de se bloquer avec le boulon. Le blocage par friction et le blocage mécanique sont les deux principaux principes permettant d'éviter le desserrage du contre-écrou.

Notions de base sur le verrouillage par friction

La friction permet essentiellement de surmonter les vibrations dynamiques. Pour cela, une bague en nylon ou des filetages légèrement déformés sont utilisés pour créer une friction contre les filets du boulon.

Notions de base sur le verrouillage mécanique

Une goupille fendue dans un écrou crénelé agit comme une barrière (goupille) pour empêcher la rotation de l'écrou pendant la vibration dynamique ou le couple.

Notions de base sur le desserrage par vibrations

Comme nous le savons tous, un cycle de vibration peut provoquer un léger mouvement de l'écrou, ce qui entraîne son desserrage. Ce phénomène peut être évité en utilisant une bague en nylon ou une goupille fendue.

Types d'écrous de blocage par mécanisme de verrouillage

Différents modèles d'écrous de blocage sont utilisés pour éviter le desserrage. L'un des principaux types d'écrous est l'écrou autobloquant, qui, comme son nom l'indique, se bloque grâce à des filetages déformés. Voici quelques types d'écrous courants :

1. Noix de château

Il s'agit d'un type d'écrou de blocage mécanique. Il est composé d'un boulon et d'une goupille fendue. La goupille fendue est insérée dans le boulon et la fente pour empêcher l'écrou de s'ouvrir.

2. Écrou à fente

Il s'agit également d'un type d'écrou de blocage mécanique, car la goupille est insérée dans la fente. Il est similaire à l'écrou crénelé, mais il présente plusieurs fentes larges sur le dessus.

3. Écrou de couple prédominant

Il s'agit d'un écrou de blocage à friction qui absorbe les frottements en fonction de sa capacité. Par exemple, un écrou de blocage ovale et un écrou fileté déformé.

4. Écrou de blocage de la goupille

Un écrou de blocage à goupille est composé d'une goupille et d'une partie filetée. Selon l'application, un ou plusieurs trous peuvent être percés dans cet écrou. Il s'insère dans l'écrou après serrage.

5. Contre-écrou

L'écrou de blocage est également appelé contre-écrou (terme dérivé de l'allemand Kontermutter). Il fonctionne en serrant l'écrou principal contre l'écrou fin.

6. Contre-écrou à insert en nylon

Il s'agit d'un type d'écrou de blocage à friction. Ce type d'écrou de blocage est constitué d'une bague en nylon placée à son sommet. Cette bague absorbe les vibrations en se déformant élastiquement puis en revenant en position. De par sa nature polymère, il ne fonctionne pas dans un environnement à haute température.

Écrou de blocage à insert en nylon ou écrou entièrement métallique

Un écrou frein en nylon est constitué d'une bague en nylon qui absorbe les vibrations, tandis qu'un écrou métallique est constitué d'un simple métal fileté. Le fonctionnement des écrous métalliques repose sur la friction entre le boulon et l'écrou frein. Un écrou frein en nylon a une durée de vie plus courte que les écrous métalliques.

7. Noix de Keps

Il s'agit également d'un type de verrouillage mécanique utilisé pour un seul composant. Il est constitué d'un écrou et d'une rondelle à dents libre fixée à son extrémité supérieure, laquelle se fixe à la surface de montage.

8. Fil déformé

Il s'agit d'un écrou de blocage à friction. Dans ce type d'écrou, des filetages déformés sont créés intentionnellement à l'intérieur de l'écrou, qui se bloquent ensuite avec le boulon pour empêcher l'écrou de s'ouvrir.

9. Faisceau divisé

Dans ce cas, une poutre est fléchie vers l'extérieur lors du serrage de l'écrou. De ce fait, ce système est réputé pour son excellente adhérence et sa réutilisabilité.

Types d'écrous de blocage par matériaux

La durée de vie, la résistance à la corrosion, la solidité et la durabilité de l'écrou dépendent du matériau utilisé. Voici quelques exemples de matériaux courants :

1. Écrous de blocage en acier au carbone

Les écrous de blocage en acier au carbone sont réputés pour leur résistance et leur durabilité. L'acier au carbone est facile à trouver et économique.

2. Écrous de blocage en acier inoxydable

Si les écrous de blocage sont utilisés dans un environnement corrosif, c'est une bonne option car il présente une excellente résistance à la corrosion. L'acier inoxydable 304 peut être utilisé là où vous avez besoin d'un matériau rentable et résistant à la corrosion. L'acier inoxydable 316 est le meilleur contre l'environnement marin et chloré.

3. Contre-écrous en laiton/bronze

Le laiton est composé de cuivre et de zinc, tandis que le bronze est un mélange de cuivre et d'étain. Tous deux présentent une bonne résistance à la corrosion et sont faciles à façonner grâce à leur excellente usinabilité.

4. Écrous de blocage en alliage d'aluminium

Les écrous de blocage en alliage d'aluminium peuvent être utilisés lorsqu'un poids réduit et une résistance accrue sont requis. Par exemple, le 7075-T6 est utilisé dans les applications aérospatiales en raison de ses exigences de résistance élevées, tandis que le 6061-T6 est privilégié lorsqu'une rentabilité accrue et une résistance moindre sont requises.

5. Écrous de blocage en alliage de titane

Les écrous de blocage en alliage de titane sont utilisés dans des applications telles que l'aérospatiale et le militaire, où une résistance élevée et un poids réduit sont requis. Le Ti-6Al-4V (grade 5) est un exemple de ce type d'écrou de blocage en alliage.

Tableau 1 : Comparaison des différentes propriétés des matériaux pour les écrous de blocage

Figure 2 : Comparaison de la résistance et du poids de différents matériaux de contre-écrous

Comment concevoir un contre-écrou personnalisé pour votre projet ?

Vous envisagez de concevoir un contre-écrou sur mesure pour votre projet ? La section ci-dessous vous aidera à le concevoir :

Objectifs de conception

Tout d'abord, définissez votre application. Il n'est pas possible de choisir un écrou de conception et de matériau identiques pour toutes les applications.

1. Écrous de blocage mécaniques

Choisissez ces écrous de blocage si vous ne souhaitez pas compromettre la sécurité du composant. Choisissez un écrou à tête crénelée ou un écrou à trou central qui s'adapte parfaitement à la rainure du boulon.

2. Écrous de blocage à friction

Ce matériau peut être choisi lorsque la sécurité n'est pas essentielle et que la réutilisabilité et la rentabilité sont importantes. Concevez la taille de la cavité en nylon et la dimension de la fente pour obtenir une meilleure résistance au frottement.

Classe d'ajustement du filetage

Différentes classes de filetage sont utilisées, spécifiez donc votre classe de filetage qui correspond à votre boulon.

Couple cible prédominant

Vous devez spécifier le couple requis pour faire tourner l'écrou afin de garantir des performances constantes.

Revêtements et traitements

Enfin, choisissez vos revêtements et traitements pour assurer la longévité de votre contre-écrou. Le zingage assure une bonne résistance à la corrosion, tandis que la cémentation assure une surface dure et un cœur tendre.

Figure 3 : Répartition des coûts des matériaux de base et des revêtements/traitements

Réutiliser la vie

Différents matériaux ont des durées de vie différentes. En raison de sa nature polymère, un écrou en nylon a une durée de vie plus courte qu'un écrou métallique.

Classes de résistance courantes pour les écrous de blocage

Les classes de résistance sont définies par leur numéro. La classe 5 présente une résistance à la traction supérieure à la classe 2. La section suivante vous donnera un aperçu des classes SAE et ASTM :

1. Grades SAE

Les nuances SAE sont couramment utilisées pour les écrous en carbone. Voici les applications de chaque nuance SAE, avec leur résistance minimale à la traction :

SAE Grade 2

Il offre une faible résistance à la traction par rapport aux grades 5 et 8 et peut être utilisé pour des applications non critiques.

SAE Grade 5

Si votre application est automobile, utilisez-le car il offre une résistance à la traction moyenne.

SAE Grade 8

Le grade 8 offre une résistance supérieure à celle des grades 2 et 5. Il peut être utilisé dans des applications critiques.

2. Grades ASTM

Les nuances ASTM sont utilisées lorsqu'un couple spécifique est requis pour une application donnée. Les nuances ASTM les plus courantes sont les suivantes :

grade A

C'est un écrou en acier à faible teneur en carbone.

Grade B et F

Il s'agit d'un écrou en acier au carbone moyen et sa résistance est moyenne.

Grade C et G

Dans ces grades, la teneur en carbone est plus élevée par rapport aux grades A, B et F.

Normes, tailles et spécifications de couple des contre-écrous

Vous devez spécifier le couple de serrage requis, puis sélectionner la taille du contre-écrou en fonction de celui-ci. Ces spécifications dimensionnelles doivent être conformes aux différentes normes internationales.

Options de série de fils

Différentes options de séries de filetages sont utilisées, mais UNCS et UNF sont respectivement utilisés pour les applications générales et aérospatiales.

Taille des appartements

La taille à plat détermine la taille de clé dont vous avez besoin.

Spécifications de couple en vigueur

Les normes ASTM spécifient la plage de couple acceptable pour les contrôles de qualité.

Limites de hauteur des écrous

Il est essentiel pour les écrous de blocage, tels que les inserts en nylon.

Applications des contre-écrous par industries

Les industries suivantes utilisent des écrous de blocage :

Groupe motopropulseur automobile

Il protège les supports d'échappement et les embouts de biellette utilisés dans le groupe motopropulseur automobile.

Équipement rotatif

Dans les équipements rotatifs, les arbres, les convoyeurs et les compresseurs dépendent des contre-écrous. Matériel électrique

Il peut être utilisé dans le boîtier de commande pour protéger les composants qu'il contient. Il peut également être utilisé dans les rangées de transformateurs soumises à des vibrations constantes.

Matériel aérospatial

Les matériaux à faible résistance ne peuvent pas être utilisés dans ces contre-écrous. Les contre-écrous en alliage de titane peuvent être utilisés dans les tringleries de commande et les accessoires moteur.

Tableau 2 : Applications des matériaux pour contre-écrous par différentes industries

Conclusion

Le choix d'un écrou de blocage est crucial, car il est utilisé dans l'automobile comme dans l'aéronautique. Les écrous de blocage à friction et les écrous de blocage mécaniques ont des applications différentes pour empêcher le desserrage. Il est important de prendre en compte la conception et les propriétés mécaniques telles que la durabilité, la résistance à la corrosion et la robustesse lors de la conception d'écrous de blocage sur mesure. TOUFA est une entreprise forte d'une vaste expérience pour vous fournir des solutions d'écrous de blocage sur mesure pour vos projets.

FAQ

Comment serrer un contre-écrou sur un boulon ?

Serrez l'écrou sur un boulon à la main, puis utilisez une clé et insérez la goupille fendue à l'intérieur de la fente pour assurer le verrouillage.

Un contre-écrou est-il un écrou de roue ?

Un écrou de blocage personnalisé est un type spécial d'écrou de blocage utilisé pour protéger la roue d'une voiture contre les voleurs.

Comment savoir de quel écrou de blocage j'ai besoin ?

Vous pouvez sélectionner le verrou adapté à votre application en tenant compte du niveau de vibration, de la réutilisabilité et des conditions environnementales.