Un boulon mécanique, également appelé boulon à vis mécanique, est une attache cylindrique utilisée pour serrer deux pièces de métal ensemble. Le boulon se compose d’un arbre fileté avec une tête carrée ou hexagonale à une extrémité. Une clé à main ou à douille adaptée à la tête du boulon mécanique est utilisée pour serrer ou desserrer la fixation pendant l’utilisation. La tige du boulon est insérée dans des trous percés dans les deux pièces de métal et un écrou est vissé sur les filets saillants du boulon. Une pression de serrage appropriée est appliquée en serrant l’écrou à un couple spécifié. Dans certaines applications, un écrou n’est pas utilisé, car les filets du boulon s’engagent dans un trou fileté dans la deuxième pièce de métal.
La plupart des boulons mécaniques sont fabriqués en acier à faible ou moyenne teneur en carbone, bien que des boulons en acier inoxydable et en bronze au silicium soient également disponibles. Les boulons en acier inoxydable et en bronze au silicium résistent beaucoup mieux à la corrosion que ceux en acier au carbone et sont généralement utilisés dans des applications où ils seront exposés aux éléments. Les boulons mécaniques en aluminium et en laiton sont disponibles pour des applications spécialisées dans les industries aérospatiale et maritime. Les boulons à tête mécanique sont disponibles en tailles standard et métriques, et en filetages à gauche et à droite. Des variétés à fil grossier et fin sont également disponibles.
Le processus de formage à froid est la méthode la plus couramment utilisée pour fabriquer des boulons mécaniques. Une machine de formage à froid comporte généralement une série de trois ou quatre matrices qui façonnent progressivement un flan métallique à la forme et aux dimensions finales souhaitées. Une machine à rouler les filets coupe des filets dans l’arbre du boulon de machine non fini une fois les opérations de formage à froid terminées. Les boulons mécaniques sont généralement traités thermiquement pour obtenir la dureté et la résistance à la traction souhaitées. Enfin, les boulons finis peuvent subir un zingage final ou un processus d’immersion à chaud en tant qu’inhibiteur de corrosion.
Un boulon mécanique peut être classé dans l’une des différentes qualités en fonction de sa résistance à la traction et de la composition du matériau. Les trois grades les plus couramment utilisés aux États-Unis sont les grades deux, cinq et huit. Les boulons de qualité supérieure ont des résistances à la traction et une dureté minimales plus élevées et sont généralement utilisés lorsque des fixations plus solides sont nécessaires. Les boulons de tête de machine métriques de grade 8.8 et 10.9 sont à peu près équivalents aux boulons de grade cinq et de grade huit, respectivement. Un boulon mécanique en acier inoxydable est classé selon le type d’acier utilisé.
Afin d’obtenir la pression de serrage maximale et d’assurer un bon assemblage, un boulon mécanique doit toujours être serré au couple approprié à l’aide d’une clé dynamométrique. Les tableaux de couple sont largement disponibles en ligne ou auprès du fabricant de boulons pour une gamme de diamètres de boulons et de pas de filetage. Un serrage insuffisant peut potentiellement conduire à un desserrage du boulon, provoquant une défaillance du joint. Un serrage excessif peut étirer le boulon de la machine, ce qui peut entraîner une fatigue ou une rupture avec le temps.