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FIXATIONS IMPÉRIALES

Système de mesure

Il existe deux systèmes principaux pour mesurer les poids et les distances, le système métrique de mesure et le système de mesure impérial. Le système impérial est basé sur le Weight and Measures Act 1824 et bien que sa popularité diminue graduellement, il est encore très utilisé dans de nombreux pays anglophones et les anciennes colonies britanniques. Les dimensions des produits selon le système impérial sont exprimées en mil (USA), pouces (inch), pieds (feet), mètres, miles, etc. Bien que la désignation officielle pour le système de mesure américain soit le U.S. customary système, avec des différences plus ou moins marquées par rapport à l’impérial système, pour les fixations, les systèmes sont égaux ou du moins hautement compatibles. Les unités dimensionnelles les plus couramment utilisées pour les fixations sont les pouces et les pieds. Les unités exprimant la contrainte et la pression dans le système impérial sont le pound-force per square inch (lbf / in2 ou psi). 1.000 psi est égal à 1 ksi, kilopound-force par pouce carré. Un ksi est approximativement égal à 6,9 MPa (= N / mm2).
 
L'unité de base "inch" est exactement égale à 25,4 mm. Il y a 12 pouces dans un pied, faisant d’un pied 304,8 mm. Un yard égale 3 pieds ou 36 pouces et donc 914,4 mm. L’abréviation de « pouces » dans les références dimensionnelles est in ou simplement indiqués par des guillemets ". En Grande-Bretagne, les dimensions en pouces sont le plus souvent présentées sous forme de fractions (par exemple 3/4 ", 1,17 / 64") alors qu'aux États-Unis, la notation décimale est souvent utilisée pour des dimensions non nominales (par exemple 1,2656 "mais aussi 3/4 ").
 
Une autre différence significative avec le système métrique est le filetage du pas de vis, exprimé en nombre de fils par pouce (TPI), par opposition au système métrique où le pas (P) est défini comme la distance entre deux crêtes de fil. La conversion est facile, comme on peut le voir dans l'illustration ci-dessous. Un filetage de 10 TPI a un pas P de 25,4 / 10 = 2,54 mm.
 

Types de filetages ordinaires en pouces

Filetage unifié en pouces – A pas gros (UNC) et à pas constant (8UN) 

Le type de filetage le plus courant aux Etats-Unis est le filetage unifié, abréviation UNC (parfois nommé "NC"). Il s'agit du filetage standard aux États-Unis. Les filetages unifiés sont conçus avec un angle de filetage de 60 ° et plusieurs combinaisons diamètre-pas. Ce système de filetage a été développé par William Sellers en 1864. En quelques années ce système a été adopté comme norme américaine. Des informations détaillées sur ce type de filetage se trouvent dans les normes ASME B1.1 et ISO 5864.
 
Voici quelques exemples de désignations de filetage UNC : 3/8 "UNC, ou mieux 3/8" -16UNC. 16 est le nombre de filets par pouce (TPI), le symbole "signifie pouce. Voici un exemple de désignation complète pour le diamètre nominal d'une fixation filetée extérieure : 3/8 "-16UNC-2A, cela comprend également la classe de filetage, 2A (la classe " standard "avec une tolérance - un écart fondamental par rapport au diamètre nominal - et un champ de tolérance). Les fixations filetées intérieurement sont désignées 3/8 "-16UNC-2B. Le 2B étant la classe "standard" sans tolérance mais avec un champ de tolérance seulement.
 
Les filetages UNC standards plus petits,  de 0,0730 "de diamètre jusqu’à 0,2160", sont numérotés "No.1-64UNC" au "No.12-24UNC". Les diamètres plus grands sont nommés par des fractions, et démarrent à partir de 1/4 "-20UNC jusqu'à 6 pouces de diamètre.
 
8UN est une variante de filetage à pas constant UNC. Le "8" dans 8UN signifie que, au-dessus d'un certain diamètre nominal (limites indiquées dans les normes précitées), le pas de filetage 8UN est toujours de 8 TPI, pour chaque diamètre de filetage. Dans le cas de 8UN, tous les diamètres sur 1 " ont cette hauteur constante de 8 TPI.  Un filetage de 8UN est couramment utilisé pour les fixations pétrochimiques comme les goujons. Leur désignation complète est identique aux UNC; par exemple. 1.1/2”-8UN-2A/2B ou 3.1/4”-8UN-2A/2B. Les Autres, (plus éloignées) séries de pas de filetage constant moins ordinaires sont 4UN, 6UN, 12UN jusqu'à 32UN.
 
Tous les diamètres de filetage avec des combinaisons diamètre-pas qui ne sont pas inclus dans la série standard selon les normes de filetage mentionnées ci-dessus, mais avec des marges et des tolérances calculées selon les formules de ces mêmes normes sont désignés UNS, où « S » veut dire filetage Spécial.

Filetage unidimensionnel en pouce – Filetage unifié à pas fin (UNF) et filetage unifié à pas Extra fin (UNEF)

Le filetage unifié à pas fin, abréviation UNF (parfois nommé « NF ») est une version de filets fins de filetages unifiés en pouce habituellement utilisés aux USA. UNEF est la désignation utilisée pour les filetages à filet extra fins, avec plus de TPI que sur les filetages unifiés à filet fins UNF. Les filetages unifiés en « inches/pouces » sont conçus avec un angle de filetage de 60 ° et plusieurs combinaisons diamètre-pas. Ce système de filetage a été développé par William Sellers en 1864 et adopté en tant que norme américaine quelques années plus tard. Des informations détaillées sur ce type de filetage se trouvent dans les normes ASME B1.1 et ISO 5864.
 
Voici quelques exemples de désignations de filetage UNF : 3/8 "UNF, ou mieux 3/8" -24UNF. 24 est le nombre de filet par inch/pouce en Français (TPI), le symbole "signifie inch/ pouce. Un exemple de désignation complète pour le diamètre nominal de fixation filetée extérieure est 3/8 "-24UNF-2A, cela inclut également la classe de filetage, 2A (la classe" standard "avec une marge - un écart fondamental par rapport au diamètre nominal - et un champ de tolérance). Les fixations à filetage interne sont nommées 3/8 "-24UNF-2B, 2B étant la classe" standard "sans marge mais avec un champ de tolérance seulement. Les filetages UNEF sont désignés de manière similaire 3/8 "-32UNEF-2A / 2B.
 
Les plus petits filetages UNF standards commencent à partir de 0.0600 "de diamètre, jusqu'à 0.2160". Ces tailles sont désignées par le numéro de filetage "No.0-80UNF" jusqu’au "No.12-28UNF". Les diamètres les plus grands sont désignés par des fractions, commençant de 1/4 "-28UNF jusqu'à 1,1 / 2" -12UNF de diamètre. La plus petite taille UNEF est le No.12-32UNEF et le plus grand diamètre de série est 1.11 / 16 "-18UNEF.
 
Tous les diamètres de filetage avec des combinaisons diamètre-pas qui ne sont pas inclus dans la série standard à partir des normes de filetage mentionnées ci-dessus, mais avec des marges et des tolérances calculées selon les formules de ces normes portent la désignation UNS, S représente un filetage spécial.
 
Il existe une certaine confusion autour du diamètre nominal 1" en ce qui concerne le filetage UNF. Dans la norme ASME B1.1, le filetage 1"UNF a 12 TPI. Mais depuis de nombreuses années, depuis 1935 exactement, les fixations non-standard de 1"-14UNS, avec 14 TPI, ont été largement utilisés au lieu des fixations de la taille standard 1" -12UNF. Dans le tableau 2 de la norme ASME B1.1, apparaît une note 
de bas de page relative au filetage TPI 1 "-14 (désignée par 1" -14UNS) : "Anciennement NF. Ce n’est pas une taille standard recommandée. Les marges et les tolérances sont basées sur un diamètre de longueur d'engagement ". Après plusieurs décennies, les fixations 1 "-14UNS apparaissent généralement sous le nom de filetage unifié à pas fin ou UNF. Bien que techniquement incorrectes, 1" -14UNF est universellement accepté comme standard pour les fixations à filetage fin 1", et 1" -14UNF est devenu un terme d'usage courant. C’est le cas, lorsqu’il s’agit de discuter des fixations à filet 1"UNF, il est toujours préférable de vérifier le TPI requis.

Filetage British Standard Whitworth (BSW ou WW)

Un type de filetage impérial provenant du Royaume-Uni est le bien nommé filetage Whitworth, abréviation : BSW ou simplement WW. BSW était le filetage de vis à gros filet le plus utilisé au Royaume-Uni, mais sa popularité a diminué rapidement, en raison de la tendance mondiale à préférer les filetages métriques. Les filetages Whitworth sont conçus avec un angle de 55 °. Ce type de filetage doit son nom à l'Anglais Sir Joseph Whitworth, qui en 1841 a proposé la standardisation des filetages. Ses propositions sont devenues pratique courante en Grande-Bretagne dans les années 1860 et le premier filetage standard mondial. Des informations détaillées sur ce type de filetage se trouvent dans la norme BS 84.
 
Exemples de désignations de filetage : 3/8 "WW, 3/8" BSW, ou mieux 3/8 "-16BSW. 16 est le nombre de filets par pouce (TPI), le symbole " signifie pouce (inch). Si nécessaire, la classe de filet peut être mentionnée entre parenthèses après la désignation ; BS 84 offre les classes proches et libres (uniquement pour les fixations avec filetage extérieur), normales (uniquement pour les fixations avec filetage intérieur) et médium pour les boulons et les écrous. Si rien n'est spécifié, la classe normale et / ou médium sera fournie.
 
Les filetages BSW sont standards dans des diamètres de 1/8 "-40BSW à 6" -2,5BSW. Bien que certaines combinaisons de diamètre-pas BSW soient égales à celles des filetages UNC, l'interchangeabilité est possible mais pas recommandée en raison des différents angles de filetage et d'autres différences mineures dans la configuration du filetage.

Filetage fin British Standard (BSF)

Le filetage fin British Standard, abréviation : BSF est la variante fine du pas de vis BSW (British Standard Whitworth). Ce dernier était le filetage à gros filet le plus utilisé au Royaume-Uni, mais sa popularité a diminué rapidement, en raison de la tendance mondiale à préférer les filetages métriques. Les filetages fins british standards sont, comme les filetages BSW, conçus avec un angle de filetage de 55 °. Ce type de filetage doit son nom à l'Anglais Sir Joseph Whitworth, qui en 1841 a proposé la standardisation des filetages. Ses propositions sont devenues pratique courante en Grande-Bretagne dans les années 1860 et le premier standard national de filetage. Des informations détaillées sur ce type de filetage se trouvent dans la norme BS 84.
 
Exemples de désignations de filetage : 3/8 "BSF, ou mieux 3/8" -20BSF. 20 est le nombre de fils par pouce (TPI) et le symbole " signifie inch. Si nécessaire, la classe de fil peut être mentionnée entre parenthèses après la désignation; BS 84 offre les classes proches et libres (uniquement pour les fixations filetées extérieurement), normales (uniquement pour les fixations filetées intérieurement) et médium pour les boulons et les écrous. Si rien n'est spécifié, la classe normale et / ou moyenne sera fournie.
 
Les filetages BSF sont standards dans des diamètres de 3/16 "-32BSF à 4.1 / 4" -4BSF. Il n'existe pas de combinaisons de diamètre-pas BSF égales aux filetages UNF ou UNEF.

Filetage pour tuyauterie (BSP)

Le Filetage pour tuyauterie BSP, souvent appelé le filetage cylindrique de Whitworth, est le filetage le plus souvent utilisé pour la tuyauterie dans le monde. Toutes sortes de produits tels que des tuyaux, des raccords de tuyauterie, des graisseurs, etc. sont équipés avec ce type de filetage. Les filetages BSP sont conçus avec un angle de filetage de 55 °. Tous les aspects de ce filetage sont décrits en détail dans les normes de filetage BSP, EN ISO 228-1 ou EN 10226-1 et EN 10226-2 (les deux derniers basés sur ISO 7-1).
 
2 types de filetages BSP existent, le type parallèle ou cylindrique (BSPP) et le type fuselé ou conique (BSPT). EN ISO 228-1 décrit le filetage extérieur et intérieur BSPP, qui ne convient pas pour les joints devant être étanches à la pression. Si les assemblages avec filetages BSPP doivent être étanches, cela peut être obtenu en comprimant deux surfaces de serrage à l'extérieur des filets et en interposant un joint approprié. La norme EN 10226-1 décrit la combinaison des filetages externes BSPT avec les filetages internes BSPP et la norme EN 10226-2 décrit la combinaison des filetages externes et internes BSPT. Les deux systèmes sont en mesure d’établir un joint étanche à la pression sur les flancs de filetage. Il peut être judicieux d'utiliser un agent d'étanchéité (par exemple un ruban PTFE) pour optimiser l'étanchéité de l'articulation et éviter les fuites en spirale.
 
La désignation du diamètre nominal pour les filetages BSP est la taille du tube. Les filetages externes et internes parallèles, où le joint étanche à la pression n'est pas réalisé sur les filetages (EN ISO 228-1), sont désignés par G. Les filetages externes sont en outre désignés par la lettre A ou B indiquant la classe de tolérance. Pour les types de filetage qui font un joint étanche à la pression sur les filetages (EN 10226), les désignations sont R pour filetage extérieur conique, Rp pour filetage intérieur parallèle et Rc pour filetage intérieur conique.
 
Les exemples sont G1.1 / 2 "et G1.1 / 2" A pour les filetages externes, respectivement filetages  internes selon EN ISO 228-1, et R1.1 / 2 "pour les filetages externes coniques, Rp1.1 / 2" pour Filetage intérieur parallèle et Rc1.1 / 2 "pour filetage conique, selon EN 10226.
 
Il convient également de mentionner la norme ASME B1.20.1, un standard pour tous les filetages cylindriques de tuyauterie (NPT, NPSC, NPTR, NPSM et NPSL) et ASME B1.20.3, un standard pour les filetages de câbles étanches (NPTF-1, NPTF-2, PTF -SAE SHORT, NPSF et NPSI). Ces derniers filetages peuvent établir une étanchéité à la pression sans l'utilisation d'agents d'étanchéité, notamment à cause de l'interférence entre la crête de fil et la racine d'un joint circulaire. Tous ces filetages sont basés sur un angle de filetage de 60 ° et ont une fonctionnalité similaire à celle des filetages BSPP et BSPT susmentionnés. Ils sont désignés par la combinaison taille-pas de tuyau et l'abréviation de filetage. Ces filetages de tuyauterie sont principalement utilisés aux USA. Les filetages de tuyauterie ne sont pas interchangeables avec les filetages BSP.

Normes pour les fixations impériales et leurs matériaux

Une norme ou un standard est un document contenant des accords, des spécifications ou des critères concernant un produit, un service ou une méthode. Les normes sont établies au sein d'une entreprise ou d'un organisme ou au sein d'un consortium d'organisations ou par des organismes de normalisation reconnus. Les organismes de normalisation reconnus (nationaux et internationaux) travaillent selon un processus défini.
 
Une norme est très importante dans le commerce international. Les normes garantissent les produits ou les services et permettent leur acceptation plus facilement dans d'autres pays. Lorsqu'une norme existe, un produit nécessite peu ou pas de description supplémentaire. La plupart des caractéristiques du produit (dans le cas des fixations, souvent les dimensions, les tolérances, les matériaux, les propriétés mécaniques, etc.) sont toutes décrites dans la norme. Les normes facilitent également l'information et la diffusion des nouvelles technologies.
 
Les normes sont généralement appliquées volontairement. Cela ne signifie pas que parfois la conformité à la norme peut être obligatoire. Un gouvernement peut se référer aux normes dans les lois et règlements. Les contrats peuvent également faire référence à l'application - et à l'adhésion à - des normes spécifiques.
 
Les organismes de normalisation primaire pour les fixations impériales :
 
AISI – American Iron and Steel Institute
ANSI – American National Standards Institute
ASME – American Society of Mechanical Engineers
ASTM – American Society for Testing and Materials
BS – British Standard
IFI – Industrial Fasteners Institute
SAE – Society of Automotive Engineers
 

Propriétés mécaniques des fixations impériales

Les exigences pour les propriétés mécaniques des fixations impériales sont spécifiées dans les normes SAE et ASTM. Dans les tableaux ci-dessous, un résumé des propriétés mécaniques des fixations les plus courantes.
 
 
 
 

Domaines d'application des fixations impériales

Les produits fabriqués dans les régions du monde qui utilisent le système de mesure impérial contiennent souvent des fixations impériales. Les produits peuvent être produits ailleurs mais dans le cas où ils sont destinés à des pays qui utilisent le système impérial, ils peuvent également contenir des fixations impériales.

Champs où les fixations impériales sont communes

  • Industrie automobile
  • Industrie des transports (par exemple aéronautique, ferroviaire, maritime)
  • Industrie pétrochimique
  • Industrie de la construction mécanique
  • Construction
  • Industrie de levage
  • Industrie électronique et électrique
  • Produits pour les marchés impériaux