Ce calculateur de couple de serrage en ligne gratuit aide les ingénieurs et les techniciens à déterminer le couple de serrage approprié pour les assemblages boulonnés. Basé sur les normes internationales ISO 16047 et VDI 2230, il calcule la force de précharge, le coefficient de frottement (K) et fournit des séquences de serrage étape par étape. Il prend en charge les boulons métriques M3 à M48 et les boulons impériaux 1/4" à 1-1/4", classes de résistance 4.6 à 12.9, grades SAE 2-5-8 et diverses conditions de lubrification : à sec, huilé, MoS2 et PTFE. Le calculateur utilise la formule T = K × F × d, où T est le couple, K le coefficient de frottement, F la force de précharge et d le diamètre du boulon.

Résultats des calculs

Couple de serrage recommandé
—
Force de précharge
—
Coefficient de couple (K)
—
Plage de couple
—
📋 Séquence de resserrement
  • 1 Serrer manuellement jusqu'à ce que ce soit bien ajusté
  • 2 Serrer à — (30% de couple)
  • 3 Serrer à — (70% de couple)
  • 4 Serrer à — (100% de couple) en mouvement fluide

📘 Théorie et données de référence

Formule de calcul du couple

Le couple de serrage requis est calculé à l'aide de la formule VDI 2230 :

T = K × F × d
  • T — couple de serrage (N·m)
  • K — coefficient de frottement (sans dimension, généralement 0,10–0,25)
  • F — force de précharge (N)
  • d — diamètre nominal du boulon (m)

Force de précharge

F = S × As × η
  • S — base de force : Rp (rendement) ou Sp (preuve) (MPa)
  • Comme — zone de contrainte de traction (mm²)
  • η — facteur d’utilisation (50–90%)

Coefficient de couple (facteur K / facteur d'écrou)

État de surface Facteur K Notes
Fils secs 0,20 – 0,25 Résultats incohérents, à éviter
Huile légère 0,14 – 0,18 Choix standard
graisse au molybdène 0,10 – 0,12 Charges élevées, acier inoxydable
PTFE / Téflon 0,08 – 0,10 friction minimale
Zingué 0,17 – 0,20 Cela dépend de la qualité

Classes de propriétés des boulons (ISO 898-1)

Classe Rm (MPa) Rp (MPa) Sp (MPa) Application
4.6 400 240 225 Connexions non critiques
8.8 800 640 580 (≤16 mm), 600 (>16 mm) Connexions standard
10.9 1000 900 830 Applications à haute résistance
12.9 1200 1080 970 Liens essentiels

Les valeurs Sp sont indiquées pour la transparence (tableau récapitulatif ISO 898-1 : BoltportPour les travaux critiques, vérifiez la conformité avec l'édition officielle ISO 898-1 et la plage de diamètres.

Exemples pratiques

🔧 Exemple 1 : Bride de pompe

Conditions: Boulons M12, classe 8.8, lubrification à l'huile légère

Calcul: K=0,16, F=40 kN, d=12 mm → T = 0,16 × 40000 × 0,012 = 77 N·m

Modèle: Resserrage croisé en 3 passages

⚙️ Exemple 2 : Montage de la boîte de vitesses

Conditions: Boulons M20, classe 10.9, pâte anti-grippage

Calcul: K=0,12, F=166 kN, d=20 mm → T = 0,12 × 166000 × 0,020 = 398 N·m

Remarque : Revérifiez le couple de serrage après 24 heures.

⚠️ Notes importantes

  • Un serrage excessif peut endommager le filetage ou casser le boulon.
  • Un serrage insuffisant entraîne un desserrage des joints et des fuites.
  • Calibrez régulièrement votre clé dynamométrique
  • Nettoyez les filetages avant le montage — la saleté modifie le coefficient de frottement
  • Les boulons de classe 10.9+ réutilisés doivent être remplacés.

Resserrement des schémas

4 boulons : Motif en croix (1-3-2-4)

6 boulons : Motif en étoile (1-4-2-5-3-6)

8+ boulons : Diamétralement opposé, alors 90°

Serrage en plusieurs passes : 30% → 70% → 100% → vérifier

📋 Guide de référence complet ISO 16047:2005

ISO 16047:2005 — Norme internationale " Éléments de fixation — Essais de couple/force de serrage ". Définit les conditions de réalisation des essais de couple et de force de serrage pour les éléments de fixation filetés et les pièces similaires.

1. Portée de la norme

La norme définit les conditions d'essai pour les essais de couple et de force de serrage de :

  • Boulons, vis et écrous à filetage métrique M3 — M39
  • Éléments de fixation en acier au carbone et en acier allié
  • Produits dont les propriétés mécaniques sont conformes aux normes ISO 898-1 et ISO 898-2

Non applicable à : vis de réglage, boulons à filetage pressé, fixations autobloquantes.

Température de test : 10°C — 35°C (sauf accord contraire).

2. Termes clés et définitions

Terme Symbole Définition
Force de serrage F Force de traction axiale agissant sur la tige du boulon, ou force de compression sur les pièces serrées lors du serrage
Force de serrage maximale Fy force de serrage à laquelle l'allongement de la tige du boulon dépasse la limite élastique sous contrainte combinée
Force de serrage ultime Fu Force de serrage maximale à laquelle la tige du boulon se rompt
Couple de serrage T Couple appliqué à l'écrou ou au boulon lors du serrage
Couple de serrage du filetage Tth Couple transmis par le filetage correspondant à la tige du boulon
Couple de frottement de la surface d'appui Tb Couple transmis par les surfaces d'appui aux pièces serrées lors du serrage
Facteur K K Coefficient de couple : K = T / (F × d)

3. Tableau complet des symboles (ISO 16047)

Symbole Description Unité
dDiamètre nominal du filetagemm
d₂Diamètre primitif du filetage du boulonmm
dADiamètre du trou pour boulon dans le banc d'essaimm
dhDiamètre du trou de la rondelle ou de la plaque de roulementmm
Base de donnéesDiamètre pour le couple de frottement de la surface d'appuimm
Fairediamètre extérieur de la surface d'appuimm
DpDiamètre de la surface plane de la plaque d'appuimm
FForce de serrage (précharge)N, kN
FpCharge d'épreuve selon ISO 898-1/898-2N, kN
FuForce de serrage ultimeN, kN
FyForce de serrage maximaleN, kN
hÉpaisseur de la plaque d'appui ou de la rondellemm
KCoefficient de couple (facteur K)—
Lclongueur fixéemm
LieutenantLongueur totale du filetage entre les surfaces d'appuimm
PPas de filetagemm
TCouple de serrageN m
Tbcouple de frottement de la surface de roulementN m
TthCouple de serrage du filetageN m
TuCouple de serrage ultimeN m
TyCouple de serrage limiteurN m
θAngle de rotation°
μbCoefficient de frottement à la surface de roulement—
μèmeCoefficient de frottement dans un fil—
μtotCoefficient de frottement total—

4. Formules de calcul selon la norme ISO 16047

4.1. Facteur K (coefficient de couple)

K = T / (F × d)

Déterminé à la force de serrage de 75% de charge d'épreuve (0,75 Fp). Le facteur K n'est valable que pour les fixations présentant des conditions de frottement, un diamètre et une géométrie identiques.

4.2. Équation de Kellermann-Klein

Formule complète du couple de serrage :

T = F × [ (P / 2π) + (1,154 × μth × d₂) + (μb × (Do + dh) / 4) ]

4.3. Coefficient de frottement total μtot

Approximation (erreur 1-2%) :

μtot = (T/F - P/2π) / (0,577 × d₂ + 0,5 × Db)

où : Db = (Do + dh) / 2 — diamètre moyen de la surface d'appui

Important : L'équation μtot est basée sur l'hypothèse que le coefficient de frottement du filetage et le coefficient de frottement de la surface du palier sont égaux (μth = μb).

4.4. Coefficient de frottement du fil μth

μth = (Tth/F - P/2π) / (0,577 × d₂)

où le couple de serrage du filetage : Tth = T - Tb

4.5. Coefficient de frottement de la surface d'appui (μb)

μb = Tb / (0,5 × Db × F)

où le couple de la surface d'appui : Tb = T - Tth

5. Méthodes de détermination des propriétés de serrage

Propriété F T Tth Tb θ
Facteur K●●———
Coefficient de frottement total μtot●●———
Coefficient de frottement du fil μth●—●——
coefficient de frottement de la surface d'appui μb●——●—
Force de serrage maximale Fy●———●
Couple de serrage admissible Ty●●——●
Force de serrage ultime Fu●————
Couple de serrage ultime Tu●●———

● — mesure obligatoire, — — non requise

6. Exigences relatives à l'équipement de test

6.1. Banc d'essai

  • Précision de mesure : ±2% de valeur mesurée
  • Précision de la mesure d'angle : ±2° ou ±2% (la valeur la plus élevée étant retenue)
  • Les résultats seront enregistrés électroniquement
  • La rigidité de la machine doit rester constante

6.2. Vitesse de serrage

Diamètre du filetage vitesse de rotation
M3 — M1610 à 40 tr/min
M16 — M395 à 15 tr/min

6.3. Banc d'essai

  • Longueur du filetage Lt ≥ 1d lors du serrage jusqu'à plastification ou rupture
  • Diamètre du trou dA selon la norme ISO 273:1979, série à ajustement serré
  • Les pièces de rechange doivent être installées coaxialement et bloquées contre la rotation.

7. Pièces de rechange pour les essais

7.1. Remplacement des plaques/rondelles de palier

Paramètre Type HH (Haute dureté) Type HL (Faible dureté)
Dureté50 — 60 HRC200 — 300 HV
Rugosité de surface Ra(0,5 ± 0,3) μm≤1,6 μm (h≤3mm), ≤3,2 μm (h>3mm)
Trou dhConformément à la norme ISO 273, série moyenne
Épaisseur hConformément à la norme ISO 7093-1
PlatitudeConforme à la norme ISO 4759-3:2000, grade A

7.2. Variation d'épaisseur Δh sur une même pièce

d, mm 3—5 6-10 12-20 22-33 36
Δh, mm 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3

7.3. Remplacement des boulons d'essai par des écrous

  • Boulons de classe ≤ 10,9 → écrous conformes à la norme ISO 4032/8673, classe de qualité 10
  • Boulons classe 12.9 → écrous conformes à la norme ISO 4033/8674, classe de qualité 12

7.4. Remplacement des écrous d'essai par des boulons de substitution

  • Conformément aux normes ISO 4014, 4017, 4762, 8765, 15071 ou 15072
  • Classe de propriété ≥ classe noix, mais pas inférieure à 8,8
  • Le fil sera enroulé.
  • Profondeur du filetage : 2 à 7 pas

7.5. Préparation des pièces de remplacement

  • Éliminer la graisse, l'huile et les contaminants
  • Nettoyer par ultrasons avec un solvant approprié
  • État de surface : propre, non revêtue ou zinguée A1J selon la norme ISO 4042
  • Les pièces ne peuvent être utilisées qu'une seule fois !

8. Conditions d'essai

8.1. Conditions générales

  • Température : 10 °C — 35 °C
  • Tests d'arbitrage : pas avant 24 h après l'enduction
  • Les pièces de rechange doivent être à température ambiante.
  • Détermination du facteur K et de μtot à F = 0,75 Fp

8.2. Conditions particulières

À convenir entre les parties contractantes :

  • Pièces de rechange non standard
  • vitesses de serrage spéciales
  • Boulons/écrous captifs (avec rondelles captives)

9. Normes connexes

Standard Titre
ISO 898-1Propriétés mécaniques des éléments de fixation — Boulons, vis et goujons
ISO 898-2Propriétés mécaniques des fixations — Écrous
ISO 68-1Filetages métriques ISO à usage général — Profil de base
ISO 273Fixations — Trous de dégagement pour boulons et vis
ISO 4042Fixations — Revêtements électrolytiques
ISO 4759-3Tolérances pour les fixations — Rondelles plates
ISO 7093-1Rondelles plates — Grande série
VDI 2230Calcul systématique des assemblages boulonnés fortement sollicités

10. Contenu du rapport d'essai

10.1. Description des fixations

Obligatoire:

  • Désignation standard
  • Valeur Db calculée
  • Revêtement de surface
  • Lubrification
  • Méthode de fabrication du fil

Le cas échéant :

  • Propriétés mécaniques réelles
  • rugosité de surface
  • Méthode de fabrication

10.2. Résultats des tests

  • Nombre d'échantillons
  • Valeur Db (si non calculée)
  • Couple à la force de serrage spécifiée
  • Angle de rotation (si nécessaire)
  • Facteur K, μtot, μth, μb
  • Rapport T/F ou F/T

11. Recommandations pratiques

📌 Choisir une méthode de description du frottement
Méthode Complexité Applicabilité
Rapport T/F Simple Uniquement pour les articulations spécifiques testées
Facteur K Moyen Un diamètre avec les mêmes conditions
Coefficients μth, μb Complexe Toutes tailles avec les mêmes conditions de friction

⚠️ Notes critiques

  • Le facteur K est valide pour un seul diamètre — ne peut être extrapolé !
  • Le μtot total suppose μth = μb — c'est une simplification !
  • Les pièces de rechange sont à usage unique
  • Lors de la réutilisation des plaques d'immatriculation — documentez leur état initial
  • Tests à T > Ty ou T > Tu — arrêtez immédiatement après le dépassement du pic

12. Bibliographie

  • ISO 16047:2005 — Fixations — Essais de couple/force de serrage
  • ISO 16047:2005/Amd 1:2012 — Amendement 1
  • VDI 2230:2015 — Calcul systématique des assemblages boulonnés fortement sollicités
  • Kellermann, R. et Klein, H.-C. — Untersuchungen über den Einfluss der Reibung auf Vorspannung und Anzugsmoment von Schraubenverbindungen (1955)
  • DIN 946 — Détermination du coefficient de frottement des assemblages boulon/écrou
  • ECSS-E-HB-32-23A — Manuel des fixations filetées (ESA)

❓ Foire aux questions (FAQ)

Quelle est la formule pour calculer le couple de serrage des boulons ?

La formule standard pour le couple de serrage des boulons est :

T = K × F × d

Où:

  • T = Couple de serrage (N·m)
  • K = Coefficient de frottement (facteur K), généralement de 0,10 à 0,25
  • F = Force de précharge cible (N)
  • d = Diamètre nominal du boulon (m)

Cette formule est basée sur VDI 2230 standard et fournit des résultats précis pour les assemblages boulonnés standard.

Qu'est-ce que le facteur K dans le serrage des boulons ?

Facteur K Le coefficient de couple (également appelé coefficient d'écrou) est une valeur sans dimension qui représente les caractéristiques de frottement combinées d'un assemblage boulonné. Il inclut à la fois le frottement du filetage (μth) et le frottement de la surface d'appui (μb).

Valeurs typiques du facteur K :

  • Fils secs : 0,20 – 0,25
  • Fils huilés : 0,14 – 0,18
  • Lubrification MoS₂ : 0,10 – 0,12
  • Revêtement PTFE : 0,08 – 0,10

Par ISO 16047, le facteur K est déterminé à 75% de charge d'épreuve (0,75 Fp) et n'est valable que pour les fixations avec des conditions de frottement et un diamètre identiques.

Quel est le pourcentage de précharge recommandé pour les boulons ?

La précharge recommandée, exprimée en pourcentage de la résistance de base sélectionnée, dépend de l'application :

  • 50% — Assemblages légers et sujets aux vibrations
  • 65% — Applications à usage modéré
  • 75% — Pratique industrielle standard (la plus courante)
  • 85% — Articulations haute performance
  • 90% — Applications critiques uniquement

La force de précharge est calculée comme suit : F = S × As × η, où S est Rp (limite d'élasticité) ou Sp (contrainte de preuve) (MPa), As est la zone de contrainte de traction (mm²), et η est le facteur d'utilisation (0,50–0,90).

Que spécifie la norme ISO 16047 ?

ISO 16047:2005 (Fixations — Essai de couple/force de serrage) spécifie :

  • Portée: Boulons métriques M3–M39 selon ISO 898-1/898-2
  • Équipement de test : Précision de mesure ±2%
  • Vitesses de resserrement : 10–40 tr/min (M3–M16), 5–15 tr/min (M16–M39)
  • Pièces de rechange : Types HH (50–60 HRC) et HL (200–300 HV)
  • Formules : Calculs du facteur K, μtot, μth et μb
  • Conditions de test : Température 10–35°C
  • Équation de Kellermann-Klein pour une analyse complète du couple

Cette norme garantit des tests de couple/force de serrage cohérents et comparables à l'échelle mondiale.

Comment la lubrification influence-t-elle le couple de serrage des boulons ?

Lubrification réduit considérablement le facteur K, c'est-à-dire moins de couple est nécessaire pour obtenir la même force de précharge :

ConditionFacteur KEffet
Sec0.22Ligne de base
Huile légère0.1627% moins de couple
MoS₂0.1150% moins de couple
PTFE0.0959% moins de couple

Avertissement: Utiliser un coefficient K à sec pour un boulon lubrifié entraînera un serrage excessif, pouvant provoquer la rupture du boulon. Il est impératif d'adapter le coefficient K aux conditions réelles.

Quelle est la séquence de serrage correcte des boulons ?

Une séquence de serrage appropriée assure une répartition uniforme de la charge :

  1. Serrer à la main Serrer tous les boulons jusqu'à ce qu'ils soient bien ajustés.
  2. Serrer à 30% du couple final (selon le modèle)
  3. Serrer à 70% du couple final (selon le modèle)
  4. Serrer à 100% Couple final en mouvement continu
  5. Vérifier Couple de serrage final sur tous les boulons

Motifs:

  • 4 boulons : Configuration en croix (1-3-2-4)
  • 6 boulons : Motif en étoile (1-4-2-5-3-6)
  • Plus de 8 boulons : diamétralement opposés, puis rotation de 90°

Quelle classe de propriété de boulon dois-je utiliser ?

Sélection de la catégorie de propriété par ISO 898-1:

ClasseRp (MPa)Rm (MPa)Application
4.6240400Charges faibles et non critiques
8.8640800Structure standard
10.99001000Haute résistance, automobile
12.910801200Charges critiques et maximales

Décodage: Premier chiffre × 100 = résistance à la traction (Rm) en MPa. Premier chiffre × deuxième chiffre × 10 = limite d'élasticité (Rp) en MPa. Exemple : 8,8 → Rm = 800 MPa, Rp = 8 × 8 × 10 = 640 MPa.

Puis-je réutiliser des boulons à haute résistance ?

En général, non. Les boulons à haute résistance (classes 10.9 et 12.9) ne doivent pas être réutilisés après avoir été serrés à la précharge nominale car :

  • Une déformation plastique se produit lors du serrage.
  • Les dommages au fil peuvent ne pas être visibles.
  • La résistance des boulons diminue après étirement.
  • Les boulons à serrage angulaire sont conçus pour un usage unique.

Exceptions : Les matériaux de classe 8.8 et inférieure peuvent être réutilisés en l'absence de dommages visibles et si l'application n'est pas critique. ISO 16047, Les pièces de rechange utilisées pour les tests sont à usage unique.

Quelle est la précision du serrage à la clé dynamométrique ?

Précision de l'outil de couple :

  • Clé dynamométrique à cliquet : ±4–5%
  • Clé dynamométrique à poutre : ±3–4%
  • Clé dynamométrique numérique : ±1–2%
  • Équipement de test ISO 16047 : ±2%

Cependant, La précision du couple par rapport à la précharge est limitée par les variations de frottement. Même avec un couple précis, la précharge réelle peut varier. ±25–30% en raison de:

  • variations de finition de surface
  • Incohérence de la lubrification
  • différences de qualité du fil

Pour les applications critiques, envisager méthode couple-angle ou tension hydraulique (précision de précharge ±5%).

Quelle est la différence entre la norme ISO 16047 et la norme VDI 2230 ?

Ces normes servent des objectifs différents mais complémentaires :

AspectISO 16047VDI 2230
Se concentrerMéthodes d'essaicalculs de conception
ButMesurer les propriétés de frottementCalculer les exigences conjointes
SortirFacteur K, μth, valeurs de μbTaille et couple de serrage des boulons requis
ApplicationFabricants de fixations, laboratoiresIngénieurs concepteurs

ISO 16047 vous explique comment mesurer les coefficients de frottement ; VDI 2230 vous explique comment les utiliser dans la conception d'assemblages boulonnés.