Cinq pas de ce boulon ne sont ni filetage ni tige

Le document est l’ISO 4014:2022, Fasteners, Hexagon head bolts, product grades A and B, cinquième édition, qui couvre l’acier et l’inoxydable en filetage métrique à pas gros de M1,6 à M64. Elle concerne le boulon à tête hexagonale partiellement fileté ; la version entièrement filetée a sa propre norme, et la raison pour laquelle cela compte apparaît plus bas sur cette page.

La première soustraction, qui est un tableau et non un choix

La longueur filetée b est fixée par le diamètre, non par le concepteur, et pour les longueurs nominales jusqu’à 125 mm la norme la tabule ainsi :

Il existe deux autres plages : un filetage plus long pour les longueurs nominales entre 125 et 200 mm, et un plus long encore au-delà de 200. Dans toute la plage où travaillent la plupart des gens, b ne varie donc pas du tout avec la longueur. Chaque millimètre de boulon supplémentaire sous 125 mm est un millimètre de serrage supplémentaire, et c’est le seul levier dont dispose le plan. (Notre propre vérification sur les dimensions lisibles : ces valeurs valent exactement 2d + 6 de M2 à M24, et la deuxième plage 2d + 12.)

La seconde soustraction, celle qui surprend

Prenez un M12 de 50 mm nominal. La longueur filetée est de 30, la longueur de serrage maximale est donc de 20. La plupart s’arrêtent là et considèrent 20 mm comme tige disponible. Pas la norme. La tige minimale est la longueur de serrage moins cinq pas ; le M12 à pas gros a un pas de 1,75, cinq pas font 8,75 et la tige mesure 11,25 mm.

Ce chiffre n’est pas notre calcul. Il est imprimé dans le tableau, et notre calcul ne fait que le reproduire ; c’est ainsi que nous avons vérifié avoir bien lu la relation :

Lisez la dernière colonne en regard de la troisième. Sur un M12 × 50, près de la moitié de la longueur de serrage n’est pas garantie au plein diamètre. Sur un M10 × 45, c’est plutôt les deux cinquièmes. L’écart ne diminue pas en valeur absolue quand le boulon s’allonge, car cinq pas sont une constante pour le diamètre, mais il devient une fraction plus petite ; c’est précisément pourquoi un boulon plus long achète de la tige utilisable et un plus court non.

Un point demande de la prudence, car il est facile d’en tirer trop. La norme donne la relation et les chiffres ; elle ne dit pas que le filet incomplet en bout de boulon mesure physiquement cinq pas. Elle dit que la tige sur laquelle on a le droit de compter est plus courte de cinq pas que la longueur de serrage. Prenez-le comme une garantie plutôt que comme une description de la géométrie.

Un second chiffre montre pourquoi la distinction mérite d’être gardée. Une autre norme limite le filet incomplet en bout de boulon à deux pas, et non cinq, ce qui est une affirmation distincte dans un document distinct et ne peut pas se déduire de celui-ci.

Et sous une certaine longueur, la pièce cesse d’exister

L’élément le plus utile de ce tableau est une phrase plutôt qu’un chiffre. Dans le coin des longueurs courtes, là où se trouveraient les colonnes des grands diamètres, la norme imprime vis entièrement filetées spécifiées dans l’ISO 4017. Il n’existe pas de M12 partiellement fileté de 40 mm dans ce document. Les colonnes commencent là où elles commencent : M8 à 40, M10 à 45, M12 à 50 dans le bloc que nous avons lu.

La question de savoir ce qui se passe quand on demande un boulon court partiellement fileté a donc une réponse, et ce n’est pas qu’on obtient un boulon avec un soupçon de tige. C’est que la norme vous remet une autre pièce, issue d’une autre norme, sans aucune tige. Que l’acheteur s’en aperçoive dépend entièrement de ce que le plan disait de la pièce voulue.

C’est le chiffre qui manque à l’argument sur le cisaillement

Ce site a déjà traité le côté conception du filetage dans le plan de cisaillement : les deux types d’assemblage ne sont pas interchangeables et, lorsque l’élément de fixation reprend du cisaillement, placer la tige non filetée dans le plan donne plus de section et aucun fond de filet, ce qui explique que les règles de calcul attribuent des valeurs admissibles différentes aux deux cas. Cette page se termine en disant que la longueur de tige est une cote voulue et non ce qui reste. Voici la cote dont elle parlait, et elle a désormais une valeur.

Mettez les deux ensemble et l’étape de conception devient concrète. Déterminer la longueur de serrage à partir des pièces. Ajouter la longueur filetée pour ce diamètre. Puis, si la tige doit traverser un plan de cisaillement, ajouter encore cinq pas, parce que c’est ce que la norme a déjà soustrait. Sauter la troisième étape, c’est ainsi qu’un assemblage se retrouve avec la fin de filetage exactement là où la section devait se trouver.

Rien de cela ne contredit la discussion. Si la charge est vraiment du cisaillement pur, la réponse qui conseillait une goupille est la meilleure solution technique, et ce site a écrit sur les normes de goupilles qui publient une valeur de cisaillement et celles qui n’en publient pas, ainsi que sur le trou dont ces goupilles ont besoin. Le propos ici est plus étroit : si la réponse doit être un boulon, la part du boulon qui est réellement une goupille est un chiffre que l’on peut consulter, et presque personne ne le fait.

Quatre points à régler avant que la longueur n’aille sur le plan

• Est-ce le filetage ou la tige qui doit se trouver dans le plan de cisaillement ? C’est une décision de conception aux valeurs admissibles différentes, pas un détail
• Avez-vous ajouté les cinq pas ? Longueur de serrage plus longueur filetée ne suffit pas si la tige doit travailler
• La longueur est-elle dans la plage ? La longueur filetée change par paliers à 125 et 200 mm nominal, et une longueur qui franchit un palier reçoit un filetage plus long que celle du dessous
• Le plan disait-il partiellement fileté ? Sous la plus courte longueur listée, la norme renvoie à la pièce entièrement filetée, qui n’a pas de tige à discuter

Les entrées entre parenthèses sont une habitude de cette famille de tableaux. Le plan général des filetages métriques marque certains pas de la même façon, et c’est dans le même article que l’on apprend que pas gros et pas fin ne portent aucune notion de qualité.

Cet article traite de l’étape 2 : filetage. L’ordre complet est support, filetage, tête, empreinte, finition et documentation. L’article anglais Specifying a screw explique pourquoi le modifier entraîne une reprise.

Questions fréquentes

Quelle longueur de tige lisse a réellement un boulon partiellement fileté ?

Moins que la longueur du boulon moins la longueur filetée. L’ISO 4014 énonce deux relations : la longueur de serrage maximale est la longueur nominale moins la longueur filetée, et la longueur de tige minimale est cette longueur de serrage moins cinq pas. Un M12 de 50 mm a une longueur filetée de 30 ; la longueur de serrage est donc de 20 mm et la tige minimale tabulée de 11,25 mm. Le même tableau donne 11,75 mm pour un M8 × 40 et 11,5 mm pour un M10 × 45.

Pourquoi cinq pas ?

C’est ce que la norme soustrait, et elle imprime la relation plutôt qu’une explication. La transition en fin de filetage roulé n’est pas une marche nette ; le plein diamètre n’est donc pas garanti sur la dernière partie de la longueur de serrage. Lisez les cinq pas comme la garantie qui vous est donnée plutôt que comme une mesure du filet incomplet, car la norme énonce le calcul et non la géométrie.

Puis-je choisir la longueur filetée d’un boulon ?

Pas selon cette norme. La longueur filetée b est fixée par le diamètre et, pour les longueurs nominales jusqu’à 125 mm, ne varie pas du tout avec la longueur : 22 mm sur un M8, 26 sur un M10, 30 sur un M12, 38 sur un M16. Il existe deux plages plus longues, au-delà de 125 mm et au-delà de 200 mm. Dans la plage où se situe la plupart des travaux, le seul moyen d’obtenir plus de tige est donc un boulon plus long, et chaque millimètre de longueur supplémentaire est un millimètre de serrage supplémentaire.

Que se passe-t-il si je commande un boulon court partiellement fileté ?

La norme cesse d’en proposer. Dans le coin des longueurs courtes du tableau dimensionnel, elle indique que les vis entièrement filetées sont spécifiées dans l’ISO 4017, une norme distincte. Dans le bloc que nous avons lu, les colonnes commencent à 40 mm pour le M8, 45 pour le M10 et 50 pour le M12. En dessous, on vous remet une autre pièce sans aucune tige, ce qui compte si le plan comptait sur la tige dans un plan de cisaillement sans le dire.

Cela change-t-il quelque chose pour un boulon en cisaillement pur ?

Cela change ce qu’il faut spécifier plutôt que ce que fait le boulon. Que ce soit le filetage ou la tige qui traverse le plan de cisaillement est une décision de conception que les règles traitent différemment, et cette page fournit le chiffre manquant : jusqu’où la tige s’étend réellement. Si la tige doit franchir le plan, la longueur doit couvrir la longueur de serrage, la longueur filetée et les cinq pas en plus. Si la charge est vraiment du cisaillement pur, une goupille peut être la meilleure pièce, ce qui est une question distincte avec ses propres normes.

La formule de la longueur filetée est-elle 2d plus 6 ?

Les valeurs tabulées y correspondent exactement pour chaque dimension lisible de M2 à M24, et la deuxième plage correspond à 2d plus 12. C’est notre calcul sur le tableau publié et non une formule que la norme imprime dans ce document ; la plus petite dimension, M1,6, est tabulée à 9 là où l’expression donne 9,2. Utilisez le tableau plutôt que l’expression, puisque c’est le tableau que le produit doit respecter.

Références

• ISO 4014:2022 — Fasteners, hexagon head bolts, product grades A and B. Article 1, article 4 et tableaux dimensionnels, pour les longueurs filetées, les deux relations de longueur, la tige minimale et la longueur de serrage maximale tabulées
• r/AskEngineers — la discussion d’origine, sur l’engagement du filetage d’un boulon chargé en cisaillement pur

L’ISO 4014:2022 a été lue dans l’aperçu public. Les deux relations, les longueurs filetées et les valeurs tabulées de tige minimale et de longueur de serrage maximale proviennent de ce document ; notre calcul n’est montré que pour démontrer que le tableau publié et la relation publiée concordent. Deux lignes du tableau des longueurs étaient décalées dans notre exemplaire et ne sont pas citées. Nous ne donnons aucune dimension de l’ISO 4017, la norme des vis entièrement filetées à laquelle renvoie le tableau, ni de l’ISO 888, que cette norme désigne comme source des longueurs nominales et des longueurs filetées. Correction ajoutée ultérieurement : nous avons depuis lu intégralement la première édition annulée de l’ISO 888, traitée sur sa propre page. Aucune valeur n’en est reprise ici, cette page portant sur l’ISO 4014. Les cinq pas sont décrits comme ce que la norme soustrait, et non comme une mesure du filet incomplet, car le document énonce le calcul et non la géométrie. Le traitement du filetage dans le plan de cisaillement du point de vue de la conception, y compris les valeurs admissibles différentes que les règles donnent aux deux cas, figure sur notre page précédente et n’est pas repris ici. Aucune valeur n’est donnée pour une vis épaulée ou une goupille, et cette page ne recommande aucune pièce pour la situation de la discussion d’origine.