Comment éviter le desserrage d’un boulon ?

Le desserrage d'un boulon peut résulter de divers facteurs, notamment les chocs, les vibrations, et les charges dynamiques. Une conception ou une installation défaillante dans une application boulonnée augmente considérablement le risque de desserrage.
Un ensemble de boulon sur un assemblage

Table des matières

Comment éviter le desserrage d’un boulon

Un assemblage vissé est un procédé mécanique qui réunit plusieurs pièces au moyen de composants filetés tels que des vis, des tiges filetées ou des goujons. Il existe donc différentes variations d’assemblages vissés, dont l’assemblage vissé, l’assemblage boulonné et l’assemblage goujonné.

Dans l’assemblage vissé, le filetage de la vis pénètre dans le taraudage d’une pièce, assurant ainsi la liaison entre les éléments.

L’assemblage boulonné, quant à lui, implique que la vis traverse des trous débouchant des pièces à assembler, et son filetage s’engage dans le taraudage d’un écrou.

Enfin, dans l’assemblage goujonné, un goujon est vissé dans le taraudage d’une pièce, et un écrou est utilisé pour assembler les pièces.

La fonction principale de la vis dans ces assemblages est de maintenir les pièces ensemble en appliquant une pression, appelée précontrainte. Cette précontrainte est obtenue en créant une tension dans la vis lors de son allongement pendant le montage.

La méthode la plus couramment utilisée pour générer cette tension dans la vis est la rotation. L’hélice du filet entraîne un déplacement axial, communément appelé vissage. Lorsque la tête de la vis ou l’écrou entre en contact avec l’empilement des pièces à assembler, l’effort de vissage provoque l’allongement de la vis, et dans une moindre mesure, le tassement des surfaces de contact.

La vis, agissant comme un ressort, développe une tension interne qui crée l’effort d’assemblage.

L’énergie fournie par l’outil lors du vissage au couple engendre plusieurs effets :

  • des frottements sous la tête de la vis ou sous l’écrou (50 % de la force du serrage au couple est perdue dans les frottements)
  • des frottements dans les filets (40 % de la force du serrage au couple est perdue dans les frottements des filets)
  •  l’allongement de la vis qui créé la tension dans l’assemblage (seulement 10 % de la force de serrage est traduite en précontrainte d’assemblage )

Les frottements représentent 90% de l'énergie engagée lors du vissage

Diverses recherches démontrent que les frottements constituent environ 90% de l’énergie engagée lors du serrage au couple, soulignant ainsi l’importance cruciale de la maîtrise et de la réduction des frottements pour améliorer l’efficacité des assemblages vissés. L’expérience montre que la gestion optimale des frottements reste une tâche complexe et très théorique et même en optimisant le couple de serrage, il demeure difficile d’atteindre une précontrainte satisfaisante dans l’assemblage.

Face à ces défis, une approche alternative se dessine, axée sur l’utilisation d’une méthode de serrage en tension. C’est ici que la solution innovante proposée par l’entreprise TRAXX entre en jeu. Cette méthode vise à dépasser les limitations associées aux frottements en privilégiant une approche basée sur la mesure et le contrôle de la tension d’assemblage.

En optant pour le serrage en tension, l’entreprise TRAXX propose une approche novatrice, basée sur la mesure par ultrasons qui permet de contourner les contraintes liées aux frottements et offre la possibilité d’obtenir une précontrainte fiable et précise. Cette stratégie ouvre des perspectives intéressantes pour améliorer significativement le rendement des vis et optimiser les performances des assemblages mécaniques dans divers contextes industriels.

Les grandes causes du desserrage d’un boulon

Le desserrage des boulons et des éléments de fixation peut résulter de divers facteurs, notamment les chocs, les vibrations, et les charges dynamiques. Une conception ou une installation défaillante augmente considérablement le risque de desserrage d’un boulon :

  1. Vibrations : Les fixations exposées à des vibrations peuvent se desserrer progressivement en raison des petits mouvements relatifs et des variations de charge. Cela crée des conditions sans frottement à court terme, entraînant le dévissage de l’écrou ou du boulon.

  2. Cyclisme thermique : La dilatation et la contraction des métaux en réponse aux changements de température peuvent provoquer le desserrage d’un assemblage boulonné. Les variations de précharge dues à la longueur du boulon peuvent entraîner le relâchement de l’articulation. Dans certains cas, chauffer une fixation figée peut être utilisé à des fins de desserrage.

  3. Serrage excessif : Il est crucial de respecter les spécifications lors de l’installation, car un serrage excessif des écrous et des boulons peut endommager les filetages, impactant négativement la performance de la fixation. Le serrage excessif pousse le boulon dans le domaine plastique et celui-ci ne joue plus son rôle dans la précharge.

  4. Sous-serrage : Un boulon doit être serré de manière adéquate pour être efficace. La précharge exercée agit comme une force de serrage. Un sous-serrage peut entraîner la rotation et le desserrage de la fixation en raison du manque de force de serrage. Dans les applications de tension, un boulon insuffisamment serré peut provoquer le glissement des surfaces fixées, créant ainsi une contrainte de cisaillement sur le boulon et risquant de provoquer sa rupture.

  1. Composants endommagés : Les performances d’une fixation peuvent être compromises si elle est endommagée, que ce soit lors de l’installation, en réutilisant d’anciennes fixations ou en raison d’un défaut de fabrication. Tout dommage peut influencer la lecture du serrage entraînant un desserrage ou un serrage excessif non souhaité.

  2. Mauvaises conditions d’installation : La présence de saleté, de graisse ou de lubrifiants peut affecter la capacité d’une fixation à maintenir la précharge dans un joint. La lubrification peut entraîner un serrage excessif, un allongement ou une défaillance de l’élément de fixation. Elle réduit également le couple requis pour une charge donnée, augmentant le risque de défaillance.

On distingue trois types de contraintes auxquelles les vis sont soumises :

  • Contraintes statiques : facilement prévisibles lors des études, elles ont un impact limité sur la tenue des assemblages vissés.

  • Contraintes dynamiques : prévisibles avec des études approfondies, elles présentent des risques de desserrage.

  • Contraintes vibratoires : difficilement prévisibles, elles comportent des risques importants de desserrage.

Le test Junker : un standard du desserrage

Un test Junker est un essai mécanique visant à déterminer le point auquel un assemblage boulonné perd sa précontrainte lorsqu’il est soumis à une charge de cisaillement provoquée par des vibrations transversales.

Les ingénieurs en conception utilisent le test Junker pour identifier le moment où les éléments de fixation, tels que les écrous de blocage, les coins et les rondelles de blocage, échouent lorsqu’ils sont exposés à des vibrations. Les données recueillies par le test permettent aux ingénieurs de conception de spécifier des fixations qui fonctionneront dans une large gamme de conditions sans se desserrer.

La recherche sur les causes du desserrage auto-induit par les vibrations des fixations filetées s’étend sur six décennies, et les causes du desserrage auto-induit sont maintenant bien comprises. Les travaux de recherche expérimentaux pionniers sur le comportement des assemblages boulonnés sous charges transversales, menés par l’ingénieur allemand Gerhard Junker à la fin des années 1960, sont à l’origine des théories modernes sur le comportement du desserrage auto-induit.

La méthodologie du test Junker et l’appareil décrits dans son article de 1969 sont depuis lors connus sous le nom de test Junker et ont été intégrés dans des normes internationales de fixation telles que la norme DIN 65151. Le test Junker est la méthode établie utilisée pour analyser le comportement du desserrage auto-induit des fixations filetées, qu’elles soient sécurisées ou non, sous des conditions de charges transversales par des essais de vibration.

Comment éviter le desserrage d’un boulon ?

Depuis l’adoption généralisée des vis et écrous dans les processus de fabrication, les ingénieurs ont fait preuve d’une grande créativité, développant de nombreuses solutions pour optimiser ces éléments de fixation. Au fil du temps, un grand nombre de techniques ont émergé, chacune visant à répondre à des besoins spécifiques.


Actuellement, plusieurs de ces solutions techniques demeurent pertinentes et sont largement employées dans le domaine industriel. Ces solutions peuvent être regroupées en familles distinctes, avec des nuances spécifiques en fonction de leur mode d’action. Ces catégories englobent diverses approches visant à améliorer l’efficacité, la fiabilité et la polyvalence des vis et écrous et éviter le desserrage.

Augmenter le frottement sous la tête de vis

rondelles en éventail
rondelles à onglets pour éviter le desserrage d'un boulon

Pour contrer le phénomène de desserrage, une approche consiste à artificiellement accroître le frottement sous la tête de vis en utilisant divers dispositifs tels que des rondelles crantées, des rondelles éventail, des écrous à embase crantée, des rondelles coniques, ou des rondelles CS (rondelles coniques striées). Ces solutions présentent l’avantage d’être efficaces en situation statique tout en restant économiques. Cependant, elles comportent plusieurs inconvénients, énumérés ci-dessous :

  1. Efficacité moyenne en dynamique : Bien que ces dispositifs soient relativement performants dans des conditions statiques, leur efficacité peut diminuer lorsqu’ils sont soumis à des charges dynamiques, limitant ainsi leur applicabilité dans des environnements sujets à des mouvements ou des charges variables.

  2. Inefficacité en vibratoire : Ces solutions se révèlent inefficaces face aux vibrations, un facteur fréquent dans de nombreuses applications industrielles. Leur incapacité à résister aux forces vibratoires peut compromettre la stabilité des assemblages au fil du temps.

  3. Non préservation de la précontrainte : Malgré leur capacité à augmenter le frottement, ces dispositifs ne parviennent pas à maintenir la précontrainte, la seule grandeur importante pour assurer la stabilité et la résistance des assemblages.

  4. Augmentation du couple de vissage : L’utilisation de ces solutions entraîne une augmentation du couple nécessaire pour le vissage, ce qui peut compliquer le processus d’assemblage et nécessiter des ajustements dans les procédures d’installation.

  5. Augmentation des dispersions sur la précontrainte : Les variations inhérentes à ces dispositifs peuvent entraîner des dispersions importantes dans la précontrainte, ce qui peut être préjudiciable à la cohérence et à la fiabilité des assemblages.

  6. Multiplication des solutions/articles : La diversité de ces dispositifs nécessite une gestion complexe des stocks et une sélection appropriée en fonction des exigences spécifiques de chaque application, entraînant une multiplication des références et des coûts associés.

  7. Non réutilisables : Dans de nombreux cas, ces solutions ne sont pas réutilisables après le démontage d’un assemblage, ce qui peut entraîner des coûts supplémentaires liés au remplacement fréquent de ces éléments de fixation spécifiques.

En considération de ces inconvénients, il est essentiel de prendre en compte les exigences spécifiques de chaque application pour choisir la solution la plus appropriée tout en minimisant les compromis potentiels.

Augmenter le frottement dans le filet de la vis

un écrou de blocage en nylon pour éviter le desserrage
un écrou de blocage

Afin de contrecarrer le phénomène de desserrage, une approche consiste à augmenter le frottement dans le filet de la vis en utilisant divers dispositifs tels que des écrous avec bague nylon, des écrous fendus, des écrous pincés et des écrous à déformation.

Ces solutions présentent l’avantage d’être efficaces tant en situation statique que dynamique, en plus d’être économiques. Cependant, elles sont assorties de plusieurs inconvénients, énumérés ci-dessous :

  1. Absence de solution pour les vis dans un taraudage (sans écrou) : Ces solutions ne sont pas applicables aux vis directement insérées dans un taraudage sans l’utilisation d’un écrou, limitant ainsi leur champ d’application.

  2. Efficacité moyenne en vibratoire : Bien qu’elles offrent une efficacité satisfaisante dans des conditions statiques et dynamiques, ces solutions ne sont que moyennement performantes face aux vibrations, ce qui peut affecter leur utilité dans des environnements sujets à des mouvements vibratoires.

  3. Performances non constantes avec des produits banalisés d’importation (bague nylon) : Dans le cas des bagues en nylon, les performances peuvent varier avec des produits standard importés, introduisant une incertitude quant à la qualité et à la fiabilité de ces dispositifs.

  4. Non préservation de la précontrainte : Malgré leur capacité à accroître le frottement, ces dispositifs ne parviennent pas à maintenir la précontrainte, un paramètre essentiel pour garantir la stabilité et la résistance des assemblages.

  5. Augmentation du couple de vissage : L’utilisation de ces solutions entraîne une augmentation du couple nécessaire pour le vissage, ce qui peut complexifier le processus d’assemblage et nécessiter des ajustements dans les procédures d’installation.

  6. Augmentation des dispersions sur la précontrainte : Les variations inhérentes à ces dispositifs peuvent entraîner des dispersions importantes dans la précontrainte, ce qui peut être préjudiciable à la cohérence et à la fiabilité des assemblages.

  7. Multiplication des solutions/articles : La diversité de ces dispositifs nécessite une gestion complexe des stocks et une sélection appropriée en fonction des exigences spécifiques de chaque application, entraînant une multiplication des références et des coûts associés.

  8. Augmentation de la torsion dans la vis : L’introduction de ces dispositifs peut accroître la torsion dans la vis, impactant ainsi la répartition des contraintes et pouvant potentiellement affecter la durabilité de l’assemblage.

  9. Réutilisation partielle : Dans de nombreux cas, la possibilité de réutilisation de ces dispositifs après le démontage d’un assemblage est limitée, engendrant des coûts supplémentaires liés au remplacement fréquent de ces éléments de fixation spécifiques.

Utiliser des contre-écrous

Un écrou et un contre écrou sur une tige filletée pour éviter le desserrage

Le contre-écrou, également appelé contrécrou, représente une solution fréquemment employée pour prévenir le desserrage dans des assemblages soumis à des sollicitations. Son principe repose sur la création d’une contrainte interne résultant du couple formé par l’écrou et le contre-écrou. Cette contrainte « plaque » les filets de chaque écrou contre ceux de la vis, agissant comme un mécanisme de rattrapage de jeux.

Cette méthode offre une résistance relativement bonne aux sollicitations dynamiques, mais elle montre des limites face à des vibrations intenses qui peuvent finir par avoir raison du contre-écrou. De plus, la mise en œuvre de cette solution nécessite une compétence particulière, avec un risque élevé d’ajouter de la précontrainte après le vissage du premier écrou, ce qui entraîne souvent un serrage excessif des assemblages.

Voici une liste des inconvénients associés à l’utilisation du contre-écrou :

  1. Moyennement efficace en vibratoire : Bien que cette méthode puisse offrir une certaine résistance aux vibrations, son efficacité est limitée dans des conditions de vibratoire intense.

  2. Performances non constantes, dépendant fortement du mode opératoire et de l’opérateur : Les performances de cette solution varient considérablement en fonction de l’opérateur, rendant difficile la répétabilité.

  3. Mise en œuvre délicate avec deux clés : La réalisation de cette technique nécessite une manipulation habile de deux clés, ce qui peut s’avérer délicat, en particulier dans des environnements restreints ou difficiles d’accès.

  4. Opération manuelle, impossible avec des outils de vissage motorisés : Le serrage du contre-écrou et de l’écrou est une opération manuelle, ce qui peut être chronophage et rend impossible l’utilisation d’outils de vissage motorisés, limitant ainsi l’efficacité du processus.

  5. Double le temps de montage en raison du serrage de deux écrous : La nécessité de serrer deux écrous pour chaque assemblage augmente significativement le temps de montage, ce qui peut être contraignant dans des applications nécessitant une efficacité de production élevée.

En résumé, bien que le contre-écrou puisse fournir une solution efficace dans certaines situations, ses inconvénients en termes de complexité opérationnelle, dépendance vis-à-vis de l’opérateur, et augmentation du temps de montage peuvent justifier l’exploration d’autres alternatives pour les assemblages mécaniques.

Appliquer des adhésifs et des colles sur le boulon

Pour contrer le desserrage d’un boulon, l’idée d’utiliser des adhésifs (colles) émerge comme une solution universelle, applicable aussi bien avec des vis, des goujons, des tiges filetées, des taraudages, que des écrous. Bien que cette approche paraisse simple et soit largement adoptée, il est important de noter que l’utilisation inappropriée des colles peut entraîner des inconvénients plus que des avantages.

L’utilisation d’adhésifs nécessite une préparation méticuleuse des surfaces et une compréhension approfondie de leur état. En effet, les performances des adhésifs varient en fonction de nombreux paramètres plus ou moins prévisibles, tels que la rugosité des surfaces, les jeux, les matériaux, la lubrification, la température, l’hygrométrie, etc. La gestion de tant de paramètres rend difficile l’obtention d’une répétabilité fiable pour la sécurité d’un assemblage.

De plus, le temps de prise (polymérisation) des adhésifs peut varier de quelques heures à plusieurs jours, ce qui peut limiter la possibilité d’une mise en route rapide du mécanisme.

Bien que cette solution présente des avantages, tels qu’une efficacité statique et une certaine efficacité en dynamique, une relative étanchéité, et un coût économique, elle comporte également plusieurs inconvénients :

  1. Moyennement efficace en vibratoire : Les adhésifs ont une efficacité limitée face aux vibrations, ce qui peut affecter leur performance dans des environnements sujets à des mouvements vibratoires.

  2. Performances non constantes avec trop de paramètres influents : La variabilité des performances en raison de la multitude de paramètres peut rendre difficile la prévision constante de la tenue des assemblages.

  3. Démontage parfois difficile : Le démontage des pièces collées peut s’avérer complexe, entraînant des difficultés lors de la maintenance ou du remplacement de composants.

  4. Ne préserve pas la précontrainte : Les adhésifs ne garantissent pas le maintien de la précontrainte, une caractéristique cruciale.

  5. Très polluant : La vis, une fois collée, devient difficilement recyclable, entraînant ainsi une problématique environnementale importante.

  1. Flacon très polluant : Les contenants d’adhésifs peuvent présenter des risques environnementaux considérables en termes de pollution.

  2. Risques pour l’opérateur en cas de contact : L’utilisation d’adhésifs peut comporter des risques pour la santé des opérateurs en cas de contact, nécessitant des précautions adéquates.

En conclusion, bien que les adhésifs offrent des avantages, leur utilisation nécessite une attention particulière aux détails et une évaluation rigoureuse des compromis potentiels.

Les rondelles autobloquantes dotées de rampes

une rondelle de desserrage Nord Lock

Cette technologie exerce une influence directe sur la précontrainte à maintenir, en assurant la préservation de l’allongement de la vis même en présence de sollicitations dynamiques ou de vibrations intensives. Elle se matérialise principalement à travers des rondelles autobloquantes dotées de rampes.

L’efficacité de cette méthode repose sur plusieurs aspects clés. Tout d’abord, elle se révèle performante en conditions statiques, dynamiques et vibratoires, ce qui en fait une solution polyvalente. Elle offre une diversité de solutions sur le marché, adaptées aussi bien sous une vis que sous un écrou. De plus, cette approche présente un nombre réduit de références et elle est réutilisable, contribuant ainsi à une gestion plus efficiente des composants. Un autre avantage notable est son origine en production européenne de qualité, assurant une fiabilité accrue.

Cependant, quelques inconvénients sont à considérer dans l’application de cette méthode :

  1. Offre réduite à deux fabricants européens : La disponibilité de cette technologie est limitée à seulement deux fabricants, ce qui peut restreindre les options et la compétitivité sur le marché.

  2. Prix des composants : Les composants associés à cette méthode peuvent être relativement coûteux, ce qui peut impacter le coût global de l’assemblage. Une évaluation attentive des coûts par rapport aux avantages offerts est donc nécessaire lors de l’adoption de cette technologie.

En dépit de ces inconvénients, cette méthode demeure une option intéressante en raison de ses performances variées et de sa capacité à répondre à plusieurs exigences d’assemblage, mais une analyse approfondie des coûts et des alternatives disponibles est recommandée dans le processus de sélection.

TRAXX : une alternative pour contrôler le desserrage d'un boulon

Des mains cliquent sur l'écran tactile d'un appareil de serrage contrôlé TRAXX-M2. Vue de face.

Pour traiter les problèmes de desserrage de boulons, deux pratiques courantes sont adoptées dans l’industrie aujourd’hui :

  1. La maintenance des assemblages vissés implique le démontage et le remontage périodique de l’ensemble des assemblages (comme dans le cas des raffineries) ou d’une partie des installations (représentant environ 20 % des assemblages vissés dans le secteur éolien) chaque année. Cette méthode est laborieuse, répétitive et, il faut le reconnaître, plutôt archaïque.

  2. La méthode du re-serrage au couple consiste à desserrer légèrement l’assemblage avant de le resserrer par la suite. Cela peut conduire, lors du resserrage, à imposer une tension supérieure au goujon par rapport à celle qu’il subissait initialement, risquant ainsi de dépasser la limite élastique du goujon et de le plastifier.

Dans les deux cas, l’utilisation d’un appareil de mesure de tension de serrage rend la maintenance nettement plus rapide et efficace. Pourquoi ? Parce qu’avec la méthode TRAXX, il n’est pas nécessaire de démonter les assemblages. Il s’agit d’une approche non intrusive qui permet de mesurer la tension entre deux pièces en plaçant simplement un capteur sur les vis de l’assemblage, facilitant ainsi la détection immédiate du desserrage.

Ainsi, avec les appareils TRAXX, il devient possible de suivre l’évolution de la tension de serrage au fil du temps (1 mois, 5 ans, 10 ans). En comparant les données initiales de serrage avec celles obtenues à un moment donné, par exemple lors du premier retour en maintenance, il est facile de détecter un desserrage ou une anomalie sur l’assemblage.

Dans ce contexte, l’appareil TRAXX-M2 devient un outil de contrôle du desserrage, de suivi et de surveillance des assemblages sur le long terme.