Types de rondelles de blocage : guide pratique de sélection et d'utilisation

Que signifient les « types de rondelles de blocage » dans les assemblages réels ?

L'expression types de rondelles de blocage couvre plusieurs modèles qui résistent au desserrage de différentes manières. Certains ajoutent la force du ressort (rondelles élastiques), d'autres augmentent la friction (rondelles dentelées/dentées) et certains créent un effet de coin mécanique (paires coin-verrouillage). Choisir le mauvais type peut transformer un joint « verrouillé » en un joint qui se desserre encore sous l’effet des vibrations, des cycles thermiques ou de l’encastrement.

Une approche pratique consiste à adapter le mécanisme de verrouillage de la laveuse au mode de défaillance attendu :

• Desserrage des vibrations (glissement transversal) → envisager des rondelles de blocage ou des solutions éprouvées à couple dominant.
• Faible couple, tôle fine, liaison électrique → pensez aux rondelles dentées (en étoile).
• Besoin d'un comportement contrôlé du ressort (maintenir la force lors des changements thermiques) → envisager Belleville (ressort à disque) ou des rondelles ondulées.
• Rétention mécanique positive (critique pour la sécurité) → envisager des rondelles à languettes ou des plaques de verrouillage.

Rondelles de blocage fendues (rondelles élastiques hélicoïdales)

Les rondelles de blocage fendues sont les « anneaux coupés et torsadés » familiers. Ils sont destinés à ajouter un petit effet ressort et à créer du mordant. En pratique, leurs performances de verrouillage dépendent fortement de la rigidité de l'articulation, de la dureté de sa surface et du fait que l'articulation subisse ou non un mouvement transversal.

Où les rondelles de blocage fendues conviennent le mieux

• Vibrations à usage général, faibles à modérées, là où la pratique/spécifications historiques l'exigent.
• Assemblages dont la surface de contact est suffisamment dure pour résister à l’aplatissement précoce de la rondelle.

Précautions pratiques

Sous des charges de serrage plus élevées, de nombreuses rondelles fendues aplatir rapidement , se comportant comme une rondelle simple tout en ajoutant également de la variabilité au couple/tension en raison du changement de friction. Si votre problème de conception est un véritable desserrage dû aux vibrations, considérez les rondelles fendues comme « ce n'est pas votre premier choix », à moins que les données de test ou les spécifications du client ne les soutiennent.

Les spécifications courantes incluent la norme DIN 127/des normes existantes similaires, mais de nombreuses industries préfèrent des alternatives pour les joints critiques en termes de vibrations.

Rondelles de blocage à dents (étoiles) : internes, externes et combinées

Les rondelles de blocage dentaires utilisent des « dents » dentelées pour augmenter la friction et mordre dans les surfaces. Ils sont largement utilisés dans les assemblages électriques et mécaniques légers car les dents peuvent traverser les oxydes/peinture et améliorer la continuité électrique tout en résistant à la rotation.

Dent interne vs dent externe

• Dent externe : rayon effectif plus grand pour une meilleure résistance à la rotation ; peut abîmer les surfaces visibles.
• Dent interne : dents à l'intérieur du diamètre intérieur ; mieux pour les contraintes OD serrées et une apparence extérieure plus propre.
• Combinaison (interne/externe) : morsure plus agressive, mais aussi plus de risque de dommages superficiels.

Exemple de meilleure utilisation

Une application courante consiste à relier une cosse de terre à un châssis. La rondelle dentaire est placée de manière à ce que les dents entrent en contact avec le métal de base conducteur. Si le châssis est peint, les dents peuvent traverser le revêtement, améliorant ainsi le contact. Dans ce scénario, l’avantage du « verrouillage » provient en grande partie de friction et morsure de surface plus élevées , pas d'action à ressort.

Rondelles de blocage (rondelles à came jumelées)

Les rondelles de blocage sont utilisées par paire avec des cames à l'intérieur et des dentelures radiales à l'extérieur. Les cames ont un angle de coin conçu de telle sorte que toute rotation de desserrage doit gravir les rampes de came, ce qui augmente la longueur de la pince et résiste au recul.

Quand choisir le verrouillage par cale

• Vibrations élevées ou cisaillement dynamique où un glissement transversal peut se produire.
• Joints critiques pour la sécurité ou la disponibilité où le desserrage sur site est coûteux.
• Applications où vous pouvez accepter les marques de dentelures de surface (ou utiliser des surfaces de roulement durcies compatibles).

Note pratique clé

Ces rondelles dépendent d’un appairage et d’une orientation corrects. Installez-les comme un ensemble accouplé (cames face à face). Une erreur courante sur le terrain consiste à diviser la paire sur plusieurs articulations, ce qui met à mal le mécanisme de coin.

Si votre exigence est de « résister au desserrage par vibration », les conceptions à verrouillage par coin sont fréquemment sélectionnées car l'effet de verrouillage n'est pas simplement basé sur la friction ; c'est un résistance géométrique au recul .

Rondelles Belleville (ressort à disque)

Les rondelles Belleville sont des ressorts à disque conique. Ils sont choisis moins pour la « morsure anti-rotation » que pour maintenir la force de serrage en cas de tassement, de cycle thermique, de fluage du joint ou de dilatation différentielle. Ils peuvent être empilés en série/parallèle pour régler la déflexion et la charge.

Ce qu'ils résolvent bien

• Maintien de la précharge pendant l'encastrement/fluage (par exemple, polymères, joints, interfaces en aluminium souple).
• Cycle thermique où la longueur du joint change en fonction de la température.
• Conceptions nécessitant une raideur de ressort définie (comportement de serrage contrôlé).

Exemple numérique simple (contexte de préchargement)

Supposons qu'un boulon M10 de classe de propriété 8.8 ait une limite d'élasticité proche 580 MPa . En utilisant un objectif d'ingénierie typique d'environ 70% de preuve de précharge et une zone de contrainte de traction à proximité 58 mm² , une précharge approximative est :

Précharge ≈ 0,7 × 580 MPa × 58 mm² ≈ 23,5 kN .

Une rondelle Belleville peut être sélectionnée de telle sorte que le tassement attendu du joint (par exemple, une petite perte de hauteur de pile) n'entraîne qu'un léger changement de précharge, améliorant ainsi la rétention par rapport à une pile rigide.

Rondelles ondulées et rondelles élastiques courbes

Les rondelles ondulées (multi-ondes) et les rondelles élastiques incurvées (mono-ondes/courbées) fournissent des forces de ressort plus légères et une plus grande déflexion que de nombreuses rondelles fendues hélicoïdales. Ils sont couramment utilisés pour réduire le cliquetis, contrôler le jeu axial et compenser l'empilement de tolérances dans les assemblages légers.

Applications les mieux adaptées

• Précharge du roulement dans les mécanismes à faible charge (lorsque spécifié par la conception du roulement/du mécanisme).
• Contrôle du bruit/hochet pour panneaux et supports d'éclairage.
• Assemblages nécessitant une conformité sans morsure de surface agressive.

Limites

Ce ne sont généralement pas le premier choix en cas de desserrage important par vibration. Leur valeur est avant tout comportement du ressort contrôlé , pas de géométrie anti-rotation.

Rondelles à languettes et plaques de verrouillage (verrouillage mécanique positif)

Les rondelles à languettes et les plaques de verrouillage utilisent une languette repliée qui bloque physiquement la rotation de l'écrou/boulon en engageant un plat, une fente ou un élément de la fixation et un élément fixe de l'assemblage. Il s’agit d’un concept de « verrouillage positif » plutôt que d’un concept friction/ressort.

Où ils ont du sens

• Joints critiques pour la sécurité avec exigences d'inspection (confirmation visuelle de l'engagement des languettes).
• Équipement rotatif où les normes historiques exigent un verrouillage positif.
• Applications où les morsures de surface ou les dentelures ne sont pas souhaitables.

Précautions pratiques

Le pliage des languettes est une forme de déformation plastique ; de nombreuses conceptions sont traitées comme à usage unique ou à réutilisation limitée selon les spécifications. Assurez-vous que le matériau et l'épaisseur de la rondelle à languette correspondent au couple et à la géométrie plate afin que la languette ne se fissure pas ou ne se détende pas.

Tableau comparatif : sélection parmi les types de rondelles de blocage courantes

Utilisez le tableau ci-dessous comme filtre rapide. Validez ensuite par rapport aux conditions de votre joint (niveau de vibration, dureté de la surface/revêtements, température et si vous pouvez tolérer le marquage de la surface).

Comment choisir la bonne rondelle frein (liste de contrôle de décision)

Utilisez cette liste de contrôle pour affiner rapidement la bonne option, puis validez avec des tests ou une qualification préalable lorsque l'articulation est critique pour la mission.

Étapes de sélection

1. Définissez le facteur de desserrage : problèmes de vibrations, de cycles thermiques, d'encastrement ou de re-couple de l'opérateur.
2. Confirmer l'état de la surface : peint, plaqué, anodisé, aluminium souple, acier trempé ou composites.
3. Décidez si le marquage de la surface est acceptable : les dentelures/dents laissent souvent des dommages visibles.
4. Évaluez l’état de fonctionnement : sera-t-il retiré souvent ? Si oui, préférez les solutions avec un comportement de réutilisation cohérent.
5. Pour les joints soumis à des vibrations critiques, privilégiez les solutions offrant des performances éprouvées sous charge transversale (souvent des stratégies de verrouillage par coin ou de couple dominant) plutôt que de compter sur des rondelles fendues.

Une règle empirique robuste : le verrouillage commence par la force de serrage . Si le joint n’est pas suffisamment serré, aucune rondelle n’empêchera de manière fiable le desserrage.

Conseils d'installation et erreurs courantes

De nombreuses « défaillances de rondelles de blocage » sont en réalité des défaillances du processus d'assemblage. Les points ci-dessous évitent les problèmes de terrain les plus courants.

Meilleures pratiques

• Placez la rondelle de blocage directement sous l'élément rotatif (généralement l'écrou), sauf indication contraire de vos spécifications.
• Évitez d'empiler plusieurs éléments de « verrouillage » qui s'affrontent (par exemple, une rondelle dentée et une paire de verrous à coin) à moins d'être validés par un test.
• Si vous utilisez des rondelles dentaires sur des surfaces revêtues, assurez-vous que les dents entrent réellement en contact avec le métal de base là où une morsure électrique ou par friction est nécessaire.
• Pour les paires à verrouillage par coin, gardez la paire ensemble et vérifiez que les cames sont tournées vers l'intérieur (cames à cames).

Erreurs qui réduisent l’efficacité du verrouillage

• Utiliser une rondelle frein pour « réparer » un couple incorrect ou une surface de joint huileuse/contaminée.
• Utiliser une rondelle à ressort lorsque la rigidité du joint est si élevée que la rondelle contribue à une déflexion négligeable.
• Choisir une rondelle OD/ID qui ne s'adapte pas correctement, provoquant une charge excentrique et une force de serrage incohérente.

Quand ne pas utiliser une rondelle frein

Parfois, la bonne réponse est « pas de rondelle frein ». Si vous avez besoin d'une précharge contrôlée et de performances reproductibles, d'autres stratégies peuvent surpasser les rondelles :

• Utilisez des écrous à couple dominant, des contre-écrous entièrement métalliques ou des adhésifs frein-filet lorsque cela est approprié pour l'environnement.
• Utilisez des rondelles plates durcies pour protéger les surfaces et maintenir une friction constante lorsque la répétabilité du couple à la tension est importante.
• Si les vibrations sont importantes, envisagez de repenser la conception des joints (augmenter la longueur du collier, ajouter des chevilles/clés de cisaillement, améliorer la zone d'appui) en plus du matériel de verrouillage.

Le résultat le plus fiable vient de la sélection parmi les types de rondelles de blocage basé sur la physique des joints : force de serrage, risque de glissement, état de surface et environnement de service.