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La fabrication des vis

Les vis constituent un composant élémentaire de la mécanique et de la construction. Pourtant, leur production est complexe. Il s’agit d’ un processus de pointe comprenant de nombreuses étapes. Découvrez comment l’acier brut est transformé en pièces hautement spécialisées et très précises.

Article publié dans le magazine : Bolted #1 2018.

IL EXISTE DES FORMES et des tailles de vis très variées, mais leur processus de production est globalement identique. Cela commence par le forgeage à froid d’un fil d’acier qui prend la forme adéquate, suivi d’un traitement thermique destiné à améliorer la résistance des pièces, puis d’un traitement de surface visant à augmenter leur longévité, pour finir par le conditionnement et l’expédition. Toutefois, pour les pièces les plus pointues, le processus de production compte un certain nombre d’étapes supplémentaires.

Fournisseur de premier rang d’éléments de fixation pour l’industrie automobile, le fabricant suédois Bulten est très performant dans chaque étape de la production de vis. « Nous ne produisons pas de pièces catalogue. Tous nos produits sont personnalisés et correspondent aux spécifications du client, explique Henrik Oscarson, directeur technique de l’usine de production de Bulten à Hallstahammar, en Suède. En fonction de l’application dans laquelle la fixation sera utilisée, différents processus de production permettent de fabriquer la vis adaptée. »

POUR LE FORGEAGE À FROID, on commence par dérouler du fil-machine en acier afin de le couper à la bonne longueur. La nuance d’acier est standard dans l’industrie et définie par la norme ISO 898‑1. Grâce à des outils spéciaux, le fil est ensuite forgé à froid pour prendre la forme adéquate. C’est là que l’acier est forgé, à température ambiante, dans une série de matrices à haute pression. Les outils utilisés sont eux-mêmes assez complexes. Ils peuvent contenir jusqu’à 200 pièces différentes et leur tolérance peut atteindre le centième de millimètre. Une fois mise au point, la frappe à froid assure une production très rapide de gros volumes de vis de manière très uniforme.

Pour les vis plus complexes dont la forme ne peut pas être obtenue uniquement par forgeage à froid, des étapes supplémentaires de tournage ou de perçage sont parfois nécessaires. Le tournage suppose de faire tourner la vis à haute vitesse pendant que l’on coupe l’acier afin d’obtenir la forme souhaitée. Le perçage permet de réaliser des trous dans la vis. Lorsque c’est nécessaire, des rondelles peuvent être fixées à la vis à cette étape du processus.

LE TRAITEMENT THERMIQUE est un processus standard pour toutes les vis : celles-ci sont exposées à des températures extrêmement élevées afin de durcir l’acier. Le filetage est généralement réalisé avant le traitement thermique, par roulage ou par usinage, lorsque l’acier est moins dur. Le roulage est très semblable au forgeage à froid : la vis passe dans une matrice qui imprime les filets dans l’acier. L’usinage consiste à découper et à retirer de l’acier pour former les filets.

Le traitement thermique modifie les propriétés de l’acier pour le rendre plus résistant. Il est donc plus facile et plus rentable de réaliser le filetage avant cette étape. Toutefois, lorsque le filetage est réalisé après le traitement thermique, la pièce est plus résistante à la fatigue.

« Le traitement thermique peut entraîner des marques de surchauffe et des détériorations mineures de la vis, précise Henrik Oscarson. C’est pourquoi certains clients exigent que le filetage ait lieu après le traitement thermique, notamment pour les vis destinées aux moteurs ou aux têtes de cylindre. Il s’agit d’un processus plus coûteux, car il nécessite de former de l’acier durci, mais les filets conservent davantage leur forme. »

Sur les vis dont la longueur est plus de dix fois supérieure au diamètre, il arrive que l’acier reprenne la forme enroulée du fil-machine d’origine après le traitement thermique. Un processus de redressage doit alors être appliqué.

LE TRAITEMENT DE surface appliqué est déterminé par l’application à laquelle la vis est destinée et par les exigences du client. Souvent, les éléments de fixation doivent être résistants à la corrosion. On applique donc fréquemment un revêtement zingué grâce à un procédé électrolytique. La vis est alors immergée dans un liquide contenant du zinc auquel on applique un courant électrique afin que le zinc forme un revêtement sur la pièce. Toutefois, le traitement électrolytique est associé à un risque plus élevé de fragilisation par l’hydrogène. L’autre solution consiste à appliquer un zingage lamellaire qui offre une résistance à la corrosion encore meilleure, mais pour un prix supérieur.

LORSQUE LA RÉSISTANCE à la corrosion n’est pas essentielle, par exemple pour un élément placé dans un moteur ou une application régulièrement huilée, la phosphatation est une solution plus rentable.

Lorsque le traitement de surface a été appliqué, les vis standard sont généralement prêtes pour le conditionnement. Cependant, certains éléments de fixation nécessitent un assemblage supplémentaire, par exemple sur un support. Sur d’autres, un frein-filet doit être appliqué, sous forme solide ou liquide. Un frein-filet est une couche de nylon épaisse placée sur les filets qui permet d’augmenter l’adhérence dans les filets. Un frein liquide permet d’améliorer l’installation pour les vis autotaraudeuses.

AU TERME DE ce processus, la vis est terminée. Il ne reste plus qu’à effectuer le contrôle qualité pour garantir l’uniformité et la régularité des pièces avant de les conditionner et de les expédier.

LE PROCESSUS DE PRODUCTION

1. FIL-MACHINE
Il est déroulé, redressé et coupé à la longueur souhaitée.

2. FRAPPE A FROID
L’acier est forgé à température ambiante pour adopter la forme requise.

3. TÊTE DE LA VIS
Elle est formée au cours d’étapes successives de matriçage à haute pression.

4. FILETAGE
Les filets sont formés par roulage ou usinage.

5. TRAITEMENT THERMIQUE
La vis est exposée à des températures extrêmes pour durcir l’acier.

6. TRAITEMENT DE SURFACE
Dépend de l’application. Le zingage est fréquent pour augmenter la résistance à la corrosion.

7. CONDITIONNEMENT/STOCKAGE
Après un contrôle qualité destiné à vérifier l’uniformité et la régularité des vis, celles-ci sont conditionnées.

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