Couple de serrage : tableau M6 à M20 et calcul en N·m

Le couple de serrage d’une vis se calcule avec M = K × d × F. Pour une M10 classe 8.8 huilée, avec 70 % de la limite d’élasticité, il faut environ 42 N·m. Le calculateur ci-dessus prend le filetage, la classe, le coefficient K et la précontrainte. Il donne le couple, la précontrainte en kN et la section résistante.

Cette formule relie trois choses : la force de serrage voulue, le frottement dans le filetage et le diamètre de la vis. Le couple est le levier qui met la vis sous tension.

L’essentiel en bref

• M est le couple en N·m, F la précontrainte en N, d le diamètre en mètres.
• Une vis huilée se calcule avec K = 0,16, une vis sèche avec K = 0,20.
• La précontrainte usuelle vaut 70 % de Rp0,2 multiplié par la section résistante As.
• M10 classe 8.8 huilée : environ 42 N·m pour 26,0 kN de précontrainte.
• Si le fabricant donne une valeur, sa valeur prime sur le calcul.

Couple de serrage en une étape

Il faut trois chiffres. Le premier est la section résistante As, lue dans le tableau. Pour une M10, As vaut 58,0 mm².

Le deuxième est la précontrainte F. On prend 70 % de la limite d’élasticité Rp0,2 de la classe, multipliée par As. Pour la classe 8.8, Rp0,2 vaut 640 N/mm².

Le troisième est le couple M. On multiplie K, le diamètre en mètres et F.

1. Lire la section résistante : M10 = 58,0 mm².
2. Calculer la précontrainte : 0,70 × 640 × 58,0 = 25 984 N, soit 26,0 kN.
3. Calculer le couple : 0,16 × 0,010 × 25 984 = 41,6 N·m, soit 42 N·m.

La vis subit aussi une torsion pendant le serrage. Avec 70 % de la limite d’élasticité, il reste une marge. Si vous visez 90 %, la vis peut commencer à se déformer de façon permanente.

Le coefficient K du couple de serrage

Le coefficient K regroupe les frottements. Une partie se produit dans le filetage, une autre sous la tête de la vis ou sous l’écrou. Les repères courants sont :

• vis huilée ou graissée : K environ 0,16
• vis sèche, zinguée ou brute : K environ 0,20

Le vrai K dépend de l’état de surface, du revêtement et du lubrifiant. Il peut s’écarter nettement de ces valeurs. Une clé dynamométrique montre le couple, pas la précontrainte. C’est donc le coefficient K qui décide de la force réelle dans la vis.

Sans mesure, prenez la valeur la plus basse pour une vis huilée. Le couple est alors plus faible, et la vis reste sous-serrée plutôt que surchargée.

Tableau couple de serrage M6 à M20

Ce tableau donne le couple de serrage vis pour chaque filetage, du M6 au M20. Il utilise K = 0,16 (huilé) et 70 % de la limite d’élasticité. Les valeurs sont en N·m. Ce sont des repères issus de la formule, pas des valeurs de catalogue. Le couple de serrage M8, le couple de serrage M10 et le couple de serrage M12 se lisent directement dans la colonne de la classe voulue.

Filetage	Section As	Classe 8.8 (N·m)	Classe 10.9 (N·m)
M6	20,1 mm²	9	13
M8	36,6 mm²	21	31
M10	58,0 mm²	42	61
M12	84,3 mm²	73	107
M16	157 mm²	180	264
M20	245 mm²	351	516

Pour une vis sèche (K = 0,20), ajoutez environ un quart. Une M10 classe 8.8 passe de 42 à 52 N·m.

Exemples de couple de serrage

M10, classe 8.8, sèche (K = 0,20)

• Précontrainte : 0,70 × 640 × 58,0 = 25 984 N, soit 26,0 kN
• Couple : 0,20 × 0,010 × 25 984 = 52 N·m

M12, classe 8.8, huilée (K = 0,16)

• Précontrainte : 0,70 × 640 × 84,3 = 37 766 N, soit 37,8 kN
• Couple : 0,16 × 0,012 × 37 766 = 72,5, soit 73 N·m

M8, classe 10.9, huilée (K = 0,16)

• Précontrainte : 0,70 × 940 × 36,6 = 24 083 N, soit 24,1 kN
• Couple : 0,16 × 0,008 × 24 083 = 30,8, soit 31 N·m

M16, classe 10.9, sèche (K = 0,20)

• Précontrainte : 0,70 × 940 × 157 = 103 306 N, soit 103,3 kN
• Couple : 0,20 × 0,016 × 103 306 = 330,6, soit 331 N·m

Pourquoi huilé ou sec change tout

Prenons une M10 classe 8.8 serrée à 42 N·m. Le résultat dépend de l’état du filetage.

• Huilé (K = 0,16) : F = 42 ÷ (0,16 × 0,010) = 26 250 N
• Sec (K = 0,20) : F = 42 ÷ (0,20 × 0,010) = 21 000 N

La vis huilée reçoit 25 % de précontrainte en plus. Si vous serrez une vis huilée avec la valeur d’une vis sèche, vous la surchargez. Si vous serrez une vis sèche avec la valeur d’une vis huilée, elle reste trop lâche.

Ce qui se passe dans la vis

Une vis fonctionne comme un ressort. En serrant, on allonge un peu la tige. Cet allongement presse les pièces l’une contre l’autre. La précontrainte est cette force de pressage.

L’allongement est faible. Pour une M10 de 40 mm de long serrée à 25 984 N, il vaut environ 0,085 mm. C’est moins d’un dixième de millimètre. Pourtant, cette petite déformation suffit à tenir l’assemblage.

Si la précontrainte baisse, par exemple à cause d’un joint qui se tasse, l’assemblage se desserre.

Clé dynamométrique et serrage

Une clé dynamométrique indique le couple au niveau de la poignée. Tenez-la par la zone marquée et tirez doucement. Un coup sec crée un pic au-dessus de la valeur réglée.

Une rallonge change le bras de levier, donc l’indication n’est plus juste. Faites contrôler la clé régulièrement si l’assemblage est important.

Pour un assemblage important, serrez en deux ou trois passes. Sur une bride, serrez en croix. Ce sont des règles de bon sens, et elles évitent de voiler la pièce.

Erreurs fréquentes avec le couple de serrage

• Oublier l’état du filetage. Une vis huilée serrée avec la valeur sèche est surchargée.
• Viser 90 % de la limite. Au-delà de 75 %, la vis peut se déformer pendant le serrage.
• Serrer au pistolet à chocs pour la valeur finale. Le couple varie beaucoup, il faut une clé dynamométrique.
• Filetage sale ou rouillé. La rouille augmente le frottement. La précontrainte réelle est alors plus faible que prévu.
• Réutiliser une vis serrée au-delà de sa limite. Une vis déformée doit être remplacée.
• Confondre matériaux. Une vis en aluminium ou en plastique supporte moins. Suivez les indications du fabricant.

Quand vérifier la notice ou un bureau d’études

Pour les roues, la suspension, le moteur ou la direction, la notice du constructeur prime sur tout calcul. Elle donne aussi l’ordre de serrage.

Pour un assemblage porteur en charpente métallique, un garde-corps ou un appareil de levage, le dimensionnement revient à un bureau d’études. Il choisit des frottements vérifiés.

Pour une vis soumise à un effort transversal, regardez le calcul de cisaillement d’un boulon. Pour la tension dans la tige, utilisez la contrainte de traction. Pour l’effort tranchant dans une section, la contrainte de cisaillement donne la méthode.

Le couple de serrage n’est qu’une étape. Une fois la précontrainte connue, vous vérifiez la tenue de l’assemblage. Le tableau et le calculateur vous donnent le bon point de départ.