Un boulon d’expansion est composé d’un ensemble boulon, écrou et manchon de plomb qui se dilate lors du serrage. Ces boulons s’ancrent dans des matériaux qui ne permettent pas une formation de filetage fiable, tels que le béton, la brique, etc. Bien que leur concept soit similaire aux ancrages à clouer avec des manchons en nylon expansibles, les boulons à expansion sont utilisés dans des applications lourdes telles que la fixation de bancs et de sièges de stade. Il existe plusieurs configurations différentes.
Dans la configuration boulon-manchon en plomb-écrou conique, un écrou conique repose dans un manchon en plomb. L’ensemble de ce composant est inséré dans un trou pré-percé. Le boulon est ensuite inséré et, une fois fixé, l’écrou conique est tiré vers la tête du boulon, provoquant l’expansion du manchon de plomb.
Une autre configuration est le boulon-manchon de plomb-cône métallique-écrou. Dans ce type, un cône et un manchon métalliques reposent sur l’assemblage de boulons. Lorsque le boulon est serré, la pression force le cône métallique dans le manchon en plomb, et cette expansion maintient le boulon en place. La configuration boulon conique-manchon en plomb-cône métallique-écrou, bien que similaire à l’assemblage précédent, repose sur une tête de boulon conique – et non un écrou – pour provoquer l’expansion du manchon en plomb.
Le manchon de plomb est le facteur commun reliant les différents types de configurations de boulons à expansion. Le plomb est malléable, il remplit donc facilement l’espace percé dans lequel il est placé. De plus, en raison du manchon en plomb, les boulons d’expansion permettent un risque minimal de fissure ou de bris du matériau d’ancrage, car les boulons d’expansion ne reposent pas sur des points de fixation uniques. Le risque d’arrachement ou de dénudage est également réduit par les manchons en plomb.
Selon le diamètre du boulon et les matériaux dans lesquels les boulons sont testés, les boulons à expansion de moins de 5 pouces (12.7 mm) peuvent être évalués en tonnage. Les spécifications peuvent être trouvées sur l’emballage des boulons d’expansion et les tolérances correctes doivent être choisies en fonction de l’utilisation et du risque de corrosion. S’il y a une forte probabilité d’exposition continue à l’eau, du cadmium, un métal de transition du groupe 12 avec des propriétés anti-corrosion similaires à celles du zinc, peut être ajouté pour améliorer la résistance du boulon d’expansion à l’humidité.
Aux États-Unis, l’American National Standards Institute (ANSI) impose, entre autres, des tailles et des types d’entraînement standard et métriques — rainuré, hexagonal, double hexagone, etc. — des pièces usinées. Différentes tailles et types d’entraînement d’assemblages de boulons à expansion peuvent être trouvés pour répondre à tous les besoins. Les boulons à expansion et leurs composants sans plomb sont en acier et sont plaqués conformément aux normes et spécifications de l’American Society for Testing and Materials (ASTM).