Guide complet des fixations en fabrication : vis, boulons, écrous et plus

Les fixations jouent un rôle crucial dans la conception, la fabrication et l'assemblage. Ces petits éléments de quincaillerie sont simples et peu coûteux, mais sans eux, impossible de réaliser meubles, structures architecturales, ordinateurs, revêtements de sol, véhicules, etc.

Leur rôle : assembler mécaniquement deux ou plusieurs composants. Ce qui les distingue : ils créent généralement des liaisons démontables (non permanentes).

Ubiquistes, vous les croisez quotidiennement. Principaux types de fixations métalliques industrielles :

• Vis
• Écrous
• Boulons
• Rivets
• Inserts filetés et tiges filetées
• Rondelles

La catégorie inclut aussi : clous (bricolage/bois), boutons/fermoirs/fermetures éclair (vêtements), chevilles/colliers de serrage (domestique), agrafes/épingles/trombones (bureau).

Tous fonctionnent différemment mais servent l'assemblage. La plupart sont métalliques : aciers (inox, carbone, allié), aluminium, titane. Beaucoup de pièces 3ERP (usinées, moulées, tôlerie) s'assemblent par fixations.

Ce guide détaille les différents types de fixations, leur fonctionnement et leur utilisation. Utile pour clients prototypage développant produits multi-composants assemblés par fixations.

Qu'est-ce qu'une fixation ?

Terme générique pour pièce de quincaillerie, souvent en métal (acier), assemblant mécaniquement deux composants.

Vis, écrous, boulons créent des liaisons démontables : on peut défaire la liaison sans endommager les composants (ex. vis retirée au tournevis, écrou à la clé). Contrairement à soudure, collage, brasage : séparation difficile/impossible sans dégâts.

Certaines fixations (rivets) créent des liaisons permanentes, non conçues pour être défaites.

Majorité de petit diamètre (mm), mais dispositifs plus gros existent (construction navale, pipelines, énergie). Une fixation est définie par sa fonction d'assemblage mécanique, pas par sa taille, matériau ou application.

Matériaux des fixations

De quoi sont faites les fixations ?

Meilleurs matériaux : aciers (inox séries 200, 300, 400 ; carbone ; allié), aluminium, titane, cuivre, laiton, nickel, alliages divers.

Revêtements possibles pour fonctionnalités ajoutées (résistance corrosion, isolation électrique) : chrome, zinc, etc.

Quels matériaux peuvent être assemblés ?

Différents types pour différents matériaux, certains spécifiques : vis à bois (bois), chevilles à expansion (béton).

Normes des fixations

L'ASME (American Society of Mechanical Engineers) publie 66 normes actives sous désignation B18 pour fixations. Elles définissent exigences d'inspection en cours/finale et plan d'inspection à réception.

Exemples : B18.1.1 (petits rivets), B18.2.3.1M (vis à tête hexagonale métriques), B18.3 (vis à empreinte creuse, vis sans tête, clés hexagonales), B18.6.1 (vis à bois), B18.18 (assurance qualité fixations).

Vis

Fixations à filetage mâle externe (crêtes hélicoïdales) s'engageant dans le filetage femelle interne des composants.

Caractéristique : souvent auto-taraudeuses — pointe acérée qui coupe le filetage femelle dans le composant lors du vissage. Fixations souvent autonomes (s'assemblent directement au composant).

Similaires aux boulons, mais boulons = pas auto-taraudeurs (bout arrondi), filetage femelle pré-usiné requis.

Confusion : certaines vis sont appelées boulons par usage (et vice versa).

Types de vis

• Vis à tôle : très acérées, auto-taraudeuses, traversent tôle, bois, plastique.
• Vis mécaniques : filetage fin précis, montées en trous pré-percés, composants machines.
• Vis à tête cylindrique (cap screws) : grosse tête, assemblage machines/appareils.
• Vis à œil (eye screws) : tête en boucle pour passage de câbles/lignes.
• Vis à bois (lag screws) : longues, zinguées, filetage jusqu'à l'axe, menuiserie.
• Vis à bois classiques : pointe acérée, menuiserie courante.

Types d'empreintes (drives)

• Fente (slotted)
• Trois branches
• Cruciforme (ex. Phillips)
• Polygone externe
• Polygone interne (ex. hexagonal/Allen, Torx/hexalobulaire)
• Divers

Boulons

Filetage mâle externe comme les vis, pour assembler plusieurs composants.

Différence : nécessitent un filetage femelle préexistant (souvent écrou). Non auto-taraudeurs (bout arrondi). Boulon (mâle) + écrou (femelle) = liaison boulonnée pour composants à trous lisses.

Utilisés avec trous débouchants (traversants) : tête d'un côté, écrou de l'autre. Vis → souvent trous borgnes (ne traversent pas).

Types de boulons

• Boulons à tête hexagonale : filetés, tête hexagonale, partie lisse possible sous tête.
• Boulons sexe (sex bolts / Chicago bolts) : canon femelle fileté + vis mâle fileté, 2-en-1.
• Boulons en U : forme U, deux extrémités filetées parallèles, fixation tuyauterie.
• Boulons à œil : tête en boucle pour câbles.
• Boulons à collet carré (carriage bolts) : tête champignon anti-rotation, collet carré sous tête.

Écrous

Filetage femelle interne, utilisés avec boulon correspondant pour liaison boulonnée. Assemblent composants à trous lisses.

Maintien par frottement, compression, léger allongement boulon. Risque de desserrage sous vibrations → écrou frein, frein-filet, ou double écrou.

Extérieur variable : selon serrage main/outil, autres facteurs.

Types d'écrous

• Écrous borgnes (acorn/cap nuts) : côté bombé couvre bout de boulon.
• Écrous à souder (weld nuts) : une face soudable sur composant métal.
• Écrous hexagonaux : standard, clé facile.
• Écrous papillon (wing nuts) : ailettes pour serrage main sans outil.
• Écrous canon (barrel nuts) : voir "boulons sexe".

Rivets

Corps lisse sans filetage. Tête d'un côté, queue de l'autre.

Pose : insertion en trou, puis évasement (upset) de la queue par force mécanique → expansion ~1,5× diamètre, créant la liaison. Deux têtes finales : tête usine + tête chantier.

Liaison permanente : une fois évasé, impossible de revenir à l'état initial. Séparation bien plus difficile que liaison boulonnée.

Types de rivets

• Rivets pop (aveugles) : tubulaires, mandrin central avec zone affaiblie près tête (rupture).
• Rivets pleins : corps + tête, déformables au pistolet/riveteuse ou marteau.
• Rivets semi-tubulaires : comme pleins mais trou partiel à la pointe → moins de force pour évaser.

Autres fixations filetées

Insert fileté (douille filetée) : filetage interne (parfois externe), inséré dans matériau ne supportant pas le filetage (trop tendre) ou filetage endommagé. Équivalent cheville placo pour étagères. Inserts métalliques posés par surmoulage sur pièces plastique.

Tige filetée (goujon) : type boulon mais fileté des deux bouts, sans tête. Conçu pour traction, accepte écrou des deux côtés.

Rondelles

Pas techniquement fixations, mais quincaillerie utilisée avec fixations (écrous, boulons).

Plaque mince à trou central : entretoise, répartiteur de charge, dispositif de freinage, amortisseur vibrations. Généralement circulaires, parfois carrées.

Évitent contact direct fixation/pièce → protègent la surface.

Pour plus d'infos sur les fixations adaptées à votre prototype, contactez 3ERP ou demandez un devis.