Calculateur de Filetage : Calculer la Profondeur et le Diamètre du Filet

Calculateur de filetage pour les mesures des vis et des boulons

Un calculateur de filetage détermine la profondeur, le diamètre sur flancs et le diamètre sur sommets du filetage d’une vis ou d’un boulon. Il fonctionne à partir du diamètre nominal et du pas, ou du nombre de filets par pouce (TPI). Les usineurs, les ingénieurs et les amateurs l’utilisent pour vérifier qu’une vis s’adaptera à l’écrou correspondant ou à un trou taraudé.

Principaux termes du filetage

• Diamètre nominal : le point le plus large d’un filetage, mesuré d’un sommet à l’autre.
• Diamètre au fond de filet : le point le plus étroit d’un filetage, mesuré d’un fond à l’autre.
• Diamètre sur flancs : diamètre imaginaire proche du milieu entre les diamètres nominal et au fond de filet, où la largeur de la saillie du filet et celle du creux adjacent sont égales.
• Pas : distance entre deux sommets de filets voisins. Il est indiqué en millimètres pour les filetages métriques et en pouces pour les filetages impériaux.
• Filets par pouce (TPI) : nombre de sommets de filets sur un pouce d’un filetage impérial. Le pas et le TPI mesurent la même chose dans des unités différentes : pas (mm) = 25,4 / TPI.
• Profondeur du filet : distance radiale entre les diamètres nominal et au fond de filet, c’est-à-dire la profondeur de l’entaille du filet.

Systèmes de filetage métrique et impérial

Les filetages métriques suivent la norme ISO. Une désignation telle que M10×1,5 correspond à un diamètre nominal de 10 mm et à un pas de 1,5 mm. L’angle du filet est de 60°.

Les filetages impériaux suivent l’Unified Thread Standard (UTS), le système le plus courant aux États-Unis. Une désignation telle que 3/8"-16 correspond à un diamètre nominal de 3/8 pouce (9,5 mm), avec 16 filets par pouce. Les filetages impériaux modernes utilisent également un angle de 60°. L’ancienne norme britannique Whitworth utilisait un angle de 55°.

Comment calculer la profondeur du filet

La profondeur du filet mesure la profondeur de l’entaille. Il s’agit d’un rayon, et non d’un diamètre : le diamètre au fond de filet se situe donc à une distance égale à deux fois la profondeur sous le diamètre nominal.

La profondeur d’un filet extérieur (de boulon) dépend uniquement du pas :

h = 0,61343 × P

La constante vaut 17√3/48, ce qui provient du profil de base à 60° de la norme ISO 68-1. Pour un filetage impérial, le pas est l’inverse du nombre de filets par pouce, mesuré en pouces :

P = 1 / TPI, donc h = 0,61343 / TPI

h et P sont toujours exprimés dans la même unité que le diamètre nominal : en millimètres pour les filetages métriques et en pouces pour les filetages impériaux. Multipliez un résultat en pouces par 25,4 pour l’exprimer en millimètres.

Formule du diamètre au fond de filet

Le diamètre au fond de filet est égal au diamètre nominal moins deux fois la profondeur du filet :

d₃ = d − 2h = d − 1,226869 × P

d est le diamètre nominal et d₃ le diamètre au fond de filet extérieur, tous deux dans la même unité que P. L’écrou ou le trou taraudé correspondant possède un diamètre au fond de filet plus grand, D₁ = d − 1,082532 × P, car son fond de filet n’est pas entaillé aussi profondément.

Formule du diamètre sur flancs

d₂ = d − 0,649519 × P

d₂, le diamètre sur flancs, se situe près du milieu entre les diamètres nominal et au fond de filet. C’est la dimension que les calibres de filetage vérifient avec le plus d’attention, car elle détermine le degré d’ajustement de deux pièces filetées.

Exemple : filetage métrique (M10×1,5)

Un boulon M10×1,5 possède un diamètre nominal de 10 mm et un pas de 1,5 mm.

• Profondeur du filet : 0,61343 × 1,5 = 0,920 mm
• Diamètre au fond de filet : 10 − 1,226869 × 1,5 = 8,160 mm
• Diamètre sur flancs : 10 − 0,649519 × 1,5 = 9,026 mm

Exemple : filetage impérial (3/8"-16)

Un boulon 3/8"-16 possède un diamètre nominal de 0,375 pouce et 16 filets par pouce ; le pas est donc de 1 / 16 = 0,0625 pouce (1,59 mm)

• Profondeur du filet : 0,61343 × 0,0625 = 0,0383 pouce (0,974 mm)
• Diamètre au fond de filet : 0,375 − 1,226869 × 0,0625 = 0,2983 pouce (7,577 mm)
• Diamètre sur flancs : 0,375 − 0,649519 × 0,0625 = 0,3344 pouce (8,494 mm)

Le calculateur de cette page affiche les résultats impériaux en pouces, avec l’équivalent en millimètres à côté, conformément à la manière dont les calibres de filetage impériaux sont généralement lus.

Applications des calculs de filetage

Les ingénieurs utilisent les dimensions des filetages pour choisir des éléments de fixation adaptés à un trou ou à un écrou donné. Les usineurs s’en servent pour régler les tours et les fraiseuses afin d’usiner des filetages. Les inspecteurs qualité les utilisent pour vérifier que les pièces finies correspondent aux spécifications du plan. Les mécaniciens s’en servent pour trouver un boulon de remplacement compatible lorsque l’original est perdu ou dont le filetage est endommagé. Les plombiers les utilisent pour faire correspondre les raccords de tuyauterie.

D’autres profils de filetage ne relèvent pas du filetage en V standard couvert par ces formules. Les filetages trapézoïdaux Acme et les filetages carrés, utilisés dans les vis-mères et les vérins, ont des angles et des calculs de profondeur différents. Les filetages de tuyauterie sont coniques sur leur longueur au lieu de conserver un diamètre constant. Chacun de ces profils nécessite ses propres formules.

Bref historique

Avant le 19e siècle, les vis étaient taillées à la main et correspondaient rarement les unes aux autres. Henry Maudslay construisit un tour pratique pour tailler les filetages en 1797, rendant possibles pour la première fois des filetages réguliers. En 1841, Joseph Whitworth proposa en Grande-Bretagne la première norme de filetage largement utilisée, avec un angle de 55°. Aux États-Unis, William Sellers proposa en 1864 un système à angle de 60°, qui devint la norme américaine.

En 1948, les États-Unis, la Grande-Bretagne et le Canada se mirent d’accord sur l’Unified Thread Standard, toujours utilisé aujourd’hui. L’Organisation internationale de normalisation publia son profil de filetage métrique sous la référence ISO/R 68 en 1958. Les filetages métriques constituent désormais le système le plus courant dans le monde, bien que les filetages impériaux restent la norme pour de nombreux éléments de fixation aux États-Unis.

Foire aux questions

Quelle est la différence entre le pas et le TPI ?

Le pas est la distance entre deux sommets de filets, exprimée en millimètres. Le TPI compte le nombre de sommets qui tiennent sur un pouce. Les deux décrivent la même mesure dans des unités différentes : pas (mm) = 25,4 / TPI.

Comment déterminer si un filetage est métrique ou impérial ?

Les filetages métriques sont désignés par un M suivi de deux nombres en millimètres, par exemple M10×1,5. Les filetages impériaux sont désignés par un diamètre en pouces, souvent sous forme de fraction, suivi du nombre de filets par pouce, par exemple 3/8"-16.

Qu’est-ce que la longueur d’engagement du filetage ?

La longueur d’engagement du filetage est la longueur de contact entre deux pièces filetées assemblées, mesurée suivant l’axe de la vis. Une règle courante pour les éléments de fixation en acier prévoit une longueur d’engagement au moins égale à un diamètre nominal. Les matériaux plus tendres, comme l’aluminium, nécessitent souvent 1,5 fois le diamètre nominal pour assurer une bonne tenue.

Quelle est la différence entre les filetages à gros et à petit pas ?

Les filetages à gros pas ont un pas plus grand et moins de filets par pouce. Ils résistent au foirage et conviennent bien aux matériaux tendres. Les filetages à petit pas ont un pas plus petit et davantage de filets par pouce. Ils supportent mieux les vibrations et permettent un réglage plus précis.

Comment mesurer le pas ou le TPI d’un filetage inconnu ?

Une jauge de filetage, peigne mince dont les dents ont des profils correspondant aux pas normalisés, est appuyée contre le filetage jusqu’à ce qu’une dent coïncide exactement. Un pied à coulisse peut également mesurer la distance sur plusieurs filets et la diviser par le nombre de filets comptés.

Que signifie l’angle du filet ?

L’angle du filet est l’angle entre les deux flancs inclinés d’une même saillie de filet. Presque tous les filetages métriques et impériaux modernes utilisent un angle de 60°. Les filetages britanniques Whitworth plus anciens utilisaient un angle de 55°.

Références

1. ISO 68-1:1998, Filetages pour vis à usage général — Profil de base — Filetages métriques.
2. ASME B1.1-2003, Filetages unifiés en pouces pour vis (forme de filet UN et UNR).
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L. et Ryffel, H. H. Machinery's Handbook, 31e édition. Industrial Press, 2020.