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Pour les articles homonymes, voir Vis.
Une vis de fixation, appelée communément vis, est une pièce mécanique, comportant une tige filetée et une tête ; elle est destinée à réaliser la fixation d'une ou de plusieurs pièces par pression. La fixation par vis crée une liaison plan sur plan démontable, par placage précontraint des deux pièces à assembler. Tant que les efforts de traction appliqués sur la liaison n'excèdent pas la tension exercée au repos par les vis (dite « prétension »), l'assemblage bénéficie de la raideur des pièces assemblées.
Les premières apparitions connues d'un organe mécanique utilisant une surface hélicoïdale remontent à la vis d'Archimède, (mais il s'agit d'une utilisation dynamique de type « hélice »). Il fallut attendre la Renaissance pour voir des vis comme « moyen de fixation », dans les horloges, les machines de guerre et d'autres constructions mécaniques.
Léonard de Vinci développa alors des méthodes pour leur usinage. Toutefois, elles continueront à être fabriquées à la main et sans normalisation, même après le début de la révolution industrielle.
Les vis sont fabriquées industriellement depuis le XIXe siècle. Les vis fabriquées au XIXe siècle étaient à tête fendue. Au début du XXe siècle, pour éviter que le tournevis ne glisse sur la tête de la vis, le Canadien Peter L. Robertson inventa la vis à tête carrée. Au même moment, un Américain inventa la vis à tête étoilée pour résoudre le même problème.
La vis à tête carrée est très populaire au Canada alors que la vis à tête étoilée est très populaire ailleurs dans le monde. Cependant, aucun type de vis n'a su s'imposer complètement et on retrouve tous les types de vis dans tous les pays.
Les vis de fixation sont constituées des parties suivantes :
Les vis de fixation sont habituellement fabriquées à base d'acier. Lorsqu'une grande résistance au temps ou à la corrosion est requise, comme pour les petites vis de fixation ou implants médicaux, des matériaux tels que l'acier inoxydable, le laiton, le titane, et le bronze peuvent être utilisés.
Les vis de fixation se divisent en deux grands groupes selon le mode de pression :
Les vis d'assemblage sont les plus fréquentes, elles traversent généralement les pièces assemblées. La liaison se fait « par obstacle » pour une translation et deux rotations (appui plan sur plan) et « par adhérence » pour la rotation autour de l'axe de la vis et deux translations dans le plan, sauf pour les vis à tête fraisée ou équivalentes qui reprennent ces translations en réalisant une sorte de « mauvais centrage ». Quand les efforts de cisaillement excèdent les capacités de reprise par frottement, on complète la liaison d'un pion de centrage (deux pions s'il faut reprendre aussi le moment de torsion). Les vis ajustées permettent d'assurer le rôle des pions. Dans ce cas les perçages doivent être effectués après présentation des pièces en vis-à-vis.
Quand la vis traverse les pièces assemblées et que le serrage est obtenu par l'action conjuguée d'une vis et d'un écrou, on parle de liaison boulonnée (un boulon = une vis + un écrou). Sinon la vis peut se serrer directement dans une des pièces à assembler qui présente alors un trou taraudé, éventuellement équipé d'un insert (filets rapportés).
Les différentes vis se subdivisent selon la forme de l'extrémité, qui permet un plus ou moins bon guidage pour l'introduction dans le trou taraudé :
La tête de la vis est un élément fonctionnel indispensable pour les vis d'assemblage, puisque c'est cette partie qui maintient la pression, ce qui n'est pas le cas des vis de pression, qui bien souvent n'ont pas de tête. Toutefois, la tête assure une deuxième fonction : celle de permettre l'application d'un couple de serrage, au moyen d'un outil approprié : tournevis ou clef.
Les formes choisies vont déterminer les différents types d'entraînement :
Indépendamment du système d’entraînement, il existe plusieurs formes de tête de vis, entre autres : vis à tête fraisée et plate ; vis à tête fraisée bombée ; vis à tête bombée ; vis à tête cylindrique ; vis à tête plate ; vis trompette…
Ces vis sont parfois également appelées HC, ou CHC (cylindriques hexagonales creuses) ou BTR.
| Diamètre | M1,6 | M2 | M2,5 | M3 | M4 | M5 | M6 | M7 | M8 | M10 | M12 | (M14) | M16 | (M18) | M20 | (M22) | M24 | M30 | M36 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lmin | 2,5 | 3 | 4 | 4 | 6 | 8 | 10 | ? | 12 | 16 | 20 | 25 | 25 | 30 | 30 | 35 | ? | 40 | 45 |
| Lmax | 16 | 16 | 20 | 20 | 25 | 25 | 30 | ? | 35 | 40 | 50 | 55 | 60 | 60 | 70 | 70 | 80 | 100 | 110 |
4 tailles actuellement identifiées : 2 mm, 2,3 mm, 2,6 mm et 3 mm.
Rencontrées dans des productions asiatiques.
Les vis Torx sont caractérisées par leur empreinte sur la tête de vis en forme d'étoiles à six branches. Elles peuvent être préférées aux vis traditionnelles cruciformes pour leur meilleur prise avec une clé.
La particularité de cette vis est d'offrir un entraînement crénelé sous tête et donc une face plate pouvant être décorée ou peinte sans risque que le décor ne soit abîmé par le tournevis. Ce type de vis nécessite un outil spécifique pour le vissage.
Ces vis possèdent la particularité de ne pas avoir l'empreinte sur la tête mais du côté du filet. Elles sont utilisées pour les assemblages aéronautiques, où elles permettent un serrage de l'écrou et le maintien de la vis d'un seul côté et simultanément. Cette propriété est particulièrement intéressante pour les assemblages d'avion, où la taille des structures ne permet pas à un seul opérateur de maintenir la tête de vis et de serrer l'écrou.
L'empreinte ASTER a été développée par LISI Aerospace, et introduite au début des années 2010, en remplacement des vis à empreinte hexagonale, qui n'offrent pas une résistance en couple suffisante lors du serrage des structures composites.
Il existe deux types de vis auto-taraudeuse : vis à bout pointu (type A), utilisée pour les tôles minces (d'épaisseur inférieure à 5 mm, environ), et vis à bout plat (type B), utilisée pour les tôles (ou supports) plus épais (ép. > 5 mm). Comme son nom l'indique, la vis auto-taraudeuse est destinée à tarauder le trou dans le support qu'elle va assembler. Avant la mise en œuvre, les éléments sont simplement percés et la vis va tarauder l'orifice. Il est donc inutile d'avoir un taraud, ou un écrou, pour ce type de vis: ceci permet un gain de temps lors de la mise en œuvre. Aujourd'hui[Quand ?], les vis auto-taraudeuses sont largement utilisées dans les différents domaines de l'industrie et de la construction.
La pièce réceptrice comporte un trou non fileté, appelé avant-trou, ou n'en comporte pas: le filet de la vis et son extrémité sont adaptés pour réaliser le taraudage à la première utilisation (extrémité pointue, filetage conique en bout, filet tranchant, etc.). Dans ce groupe, on trouve : la vis à bois traditionnelle, dont les tire-fonds, et les vis à bois et aggloméré, qui tendent à les remplacer ; et la vis à panneaux de plâtre, ou « vis en trompette ».
Les vis à métaux ne peuvent être utilisées sans un écrou ou une pièce taraudée avec le bon filetage. La tige filetée est de forme cylindrique et le filetage est identique du début à la fin de la vis.
Une variante, la vis à collet carré, possède une section carrée à la base de sa tige sous la tête. Elle s'utilise exclusivement avec un écrou et une rondelle.
La vis n'est filetée qu'en partie. La partie épaulée est destinée à rester à l’extérieur de la pièce réceptrice. Cette vis peut donc assurer à la fois une mise en position précise et un maintien en position ; cela permet d'éviter d'utiliser un pion de positionnement.
Il existe aussi des vis autoperceuses, dont l'extrémité a la fonction d'un foret. Elles permettent de visser directement dans l'acier ou l'aluminium sans avoir à effectuer d'opérations de perçage, ni de taraudage préalable. Ces vis percent jusqu'à 16 mm d'acier. Elles peuvent être en acier, en inox ou bimétal (le corps en inox et l'extrémité en acier) type SX
Les vis autoperceuses sont essentiellement utilisées dans le bâtiment :
et dans le transport pour la fabrication des planchers de camion.
La désignation des vis permet d'identifier le type de filetage, le diamètre de la vis et la classe de résistance (dite classe de qualité) du matériau utilisé. Par exemple, pour la classe de qualité 8.8, le premier 8 indique une résistance à rupture Rm supérieure ou égale à 800 MPa (8×100) et le second 8 que la limite élastique vaut 80 % de Rm (8×10 %, ou bien 8×0,1), en l'occurrence Re = 0,8×800 = 640 MPa. Ces vis sont plus ductiles (moins cassantes) que des vis de classe 10.9 ou 12.9 en cas de choc.
Il ne serait pas raisonnable de représenter une vis en respectant les mêmes règles que pour les autres pièces. La figure ci-dessous, réalisée par ordinateur, montre ce que donnerait la représentation explicite d'une vis : non seulement cela prendrait beaucoup de temps, mais de plus, pour les vis de petite taille, d’usage courant, cela deviendrait illisible.
En dessin technique, la vis est représentée de manière normalisée. La convention utilisée représente le creux du filet par une ligne fictive (trait continu fin) situé du côté de la matière. Un trait fort traversant la tige indique la position du dernier filet complet, équivalent à une surface de butée contre laquelle s'arrêtera l'écrou. Ici, une vis à tête hexagonale.
Les vis sont utilisées pour :
Pour chaque utilisation, et plus spécialement pour les vis d'assemblage le dimensionnement sera pris en compte dès la conception de l'assemblage. L'inventaire et le niveau des contraintes permet de déterminer les dimensions minimales en fonction des matériaux en jeu.
Il est couramment conseillé d'avoir pour longueur d'implantation :
Ces ordres de grandeur ne remplacent pas le calcul.
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