Le tableau ISO des longueurs d’engagement choisit un degré de tolérance, pas une résistance

Cette page ne donne aucune recommandation de longueur d’engagement et ne dit rien de la résistance ni de l’arrachement du filet, car le document lu ici ne contient aucune exigence de résistance. Elle ne commente pas non plus les appareils à pression ni les brides. La question provient d’un site public de questions d’ingénierie, consulté par son interface ouverte, les outils de navigation que ce site utilise d’ordinaire étant de nouveau indisponibles. Nous avons lu la question et non ses réponses, et aucun nom d’utilisateur n’apparaît ici.

Le tableau existe, et il est indexé par le pas

Le tableau 2 comporte trois colonnes d’entrée et trois de sortie. Les entrées sont une plage de diamètre extérieur de base, donnée sous la forme « au-delà de » et « jusqu’à inclus », et un pas. Les sorties sont les trois groupes : S jusqu’à une valeur incluse, N au-delà de cette valeur et jusqu’à une seconde incluse, et L au-delà de la seconde.

Observez cette structure. Dans une même plage de diamètres, les longueurs ne varient qu’avec le pas. Deux diamètres différents qui se trouvent dans la même plage et prennent le même pas reçoivent les trois mêmes nombres en millimètres. Le tableau ne divise jamais par un diamètre, et le mot diamètre n’y apparaît que comme étiquette de la plage.

À quoi servent les groupes

C’est la partie qui répond à la question, et elle ne se trouve pas du tout dans l’article 8. Elle se trouve deux articles plus haut.

S, N et L sont donc une donnée d’entrée pour choisir un degré de tolérance. Un engagement long reçoit un degré plus large et un engagement court un degré plus serré, parce que sur un engagement long l’erreur cumulée entre les deux filetages a plus d’occasions de coincer, et que sur un engagement court il y a moins de filet pour partager l’ajustement.

C’est une décision de fabrication, pas une décision de tenue en charge. Le tableau indique avec quelle précision tolérancer le filetage choisi. Il n’indique pas si le filetage est assez long pour tenir, et rien dans ce document ne le fait. La personne qui posait la question voulait la seconde information et aurait reçu la première.

Et pourtant le chiffre familier est bien là

Prenez le pas gros de chaque diamètre préférentiel, lisez ses deux limites dans le tableau, puis divisez par le diamètre. Toutes les divisions qui suivent sont les nôtres ; les valeurs en millimètres sont celles de la norme.

Le premier nombre vaut exactement la moitié du diamètre dans les dix cas. Le second vaut exactement une fois et demie celui-ci dans neuf cas sur dix. La seule exception est M36, où le tableau donne 53 alors qu’une fois et demie trente-six font 54. Un millimètre.

La règle empirique que tout le monde répète n’en est donc pas une pour ces dimensions. C’est le haut de la plage normale, reproduit au millimètre près, pour chaque diamètre préférentiel sauf un. Et les deux limites sont dans un rapport d’exactement trois dans les neuf mêmes cas.

Les dimensions qui partagent un pas n’ont pas leurs propres nombres

Passons maintenant aux diamètres de second choix, ceux qui partagent un pas avec une dimension préférentielle.

• M14 prend le pas 2, comme M16, et reçoit donc 8 et 24. Divisé par 14, cela donne 0,571 et 1,714
• M18 prend le pas 2,5, comme M20, et reçoit donc 10 et 30 : 0,556 et 1,667
• M22 prend aussi 2,5 et reçoit aussi 10 et 30 : 0,455 et 1,364
• M27 prend le pas 3, comme M24, et reçoit donc 12 et 36 : 0,444 et 1,333
• M33 prend 3,5 avec M30 et reçoit 15 et 45 : 0,455 et 1,364

Aucune ne tombe sur les chiffres ronds. La limite supérieure va de 1,333 à 1,714 fois le diamètre sur ces cinq dimensions, un écart de près de trente pour cent, alors que les dimensions préférentielles sont toutes à 1,500.

La raison tient à l’indexation. Deux diamètres partagent un pas, le tableau est indexé sur le pas, et le second hérite des millimètres du premier. La relation nette n’est donc pas une règle de conception inscrite dans le tableau. C’est une conséquence du fait que la série des pas a été construite dès l’origine autour des diamètres préférentiels, un schéma que ce site a rencontré par l’autre bout lorsqu’il est apparu que chaque filetage à pas gros monte presque selon le même angle.

Ce que cela règle, et ce que cela ne règle pas

La personne voulait une référence normative. Il y en a une, et elle a désormais un numéro d’article et un numéro de tableau. Ce qu’elle ne fera pas, c’est dire à quiconque quelle longueur de filet mettre dans un trou, car la grandeur qu’elle régit est un degré de tolérance.

Pourquoi les règles empiriques citées se contredisent est une autre question, avec sa propre réponse, et ce site l’a traitée : les coefficients sont le même calcul effectué pour différents couples de matériaux puis énoncé sans le couple. C’est expliqué sur la page qui montre pourquoi chaque source donne un minimum différent et n’est pas répété ici.

Une limite de plus mérite d’être signalée. C’est la troisième fois que ce site lit cette norme précise, après son tableau des écarts fondamentaux et son article sur la désignation. L’aperçu va jusqu’à la page imprimée 9. Les articles qui relieraient quoi que ce soit de tout cela à la charge n’y figurent pas, pas plus qu’une indication de leur existence.

Ce qu’il faut en retenir

• Il existe un tableau ISO des longueurs d’engagement, en trois groupes appelés S, N et L
• Il est indexé par une plage de diamètres et un pas, et dans une plage les longueurs ne varient qu’avec le pas
• Sa fonction est le choix d’un degré de tolérance. Degré 6 pour la qualité moyenne et l’engagement normal, en dessous de 6 pour fin et court, au-dessus de 6 pour grossier et long
• Il ne contient aucune exigence de résistance et ne peut donc pas dire quelle longueur de filet suffit pour tenir
• Pour chaque dimension préférentielle à pas gros, le groupe court s’arrête à exactement un demi-diamètre, dix sur dix
• Le groupe normal s’arrête à exactement un diamètre et demi dans neuf de ces dix cas. M36 donne 53 là où un et demi donnerait 54
• Les diamètres de second choix tombent à côté, de 1,333 à 1,714 fois le diamètre, parce qu’ils héritent des millimètres de la dimension préférentielle dont ils partagent le pas
• Le multiple familier est donc réel, mais c’est un sous-produit de la construction de la série des pas, pas une règle énoncée par le tableau

Une règle empirique qui coïncide au millimètre avec une norme pour dix dimensions mérite d’être connue. Tout comme le fait que la norme répondait à une autre question lorsqu’elle a produit ces nombres, et que cinq dimensions courantes n’y obéissent pas.

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

Existe-t-il une norme ISO pour la longueur d’engagement du filetage ?

Il existe un tableau. L’article 8 de la norme sur les tolérances des filetages métriques indique que la longueur d’engagement est classée dans l’un de trois groupes, S, N ou L, conformément à son tableau 2. Le tableau est indexé par une plage de diamètre extérieur de base et par le pas.

Ce tableau m’indique-t-il quelle longueur de filet il me faut pour la résistance ?

Non. Sa fonction est fixée deux articles plus haut : le degré 6 s’applique à la qualité de tolérance moyenne et à la longueur d’engagement normale, les degrés inférieurs à 6 à la qualité fine et à l’engagement court, et les degrés supérieurs à 6 à la qualité grossière et à l’engagement long. Les groupes sont une donnée d’entrée pour choisir un degré de tolérance. Le document ne contient aucune exigence de résistance.

D’où vient la règle d’une fois et demie le diamètre ?

Elle correspond au haut du groupe normal pour les dimensions préférentielles à pas gros. En lisant le tableau et en divisant par le diamètre, ce qui est notre calcul, M6 à M42 donnent exactement 1,500 dans neuf cas sur dix. L’exception est M36, où le tableau donne 53 mm alors qu’une fois et demie 36 font 54.

Et le bas du groupe normal ?

Exactement la moitié du diamètre, pour les dix dimensions préférentielles à pas gros : 3 pour M6, 4 pour M8, 5 pour M10, 6 pour M12, 8 pour M16, 10 pour M20, 12 pour M24, 15 pour M30, 18 pour M36 et 21 pour M42. Les deux limites sont donc dans un rapport de trois dans les neuf mêmes cas.

La règle vaut-elle pour toutes les dimensions ?

Non. Les diamètres de second choix partagent un pas avec un diamètre préférentiel et héritent de ses millimètres. M14 reçoit les nombres de M16 et arrive à 1,714 diamètre, M18 à 1,667, M22 à 1,364, M27 à 1,333 et M33 à 1,364. L’écart sur ces cinq dimensions est de près de trente pour cent.

Pourquoi le tableau est-il indexé par le pas plutôt que par le diamètre ?

Cette page ne le sait pas et le document ne le dit pas. Ce que l’on peut observer, c’est la conséquence : dans une plage de diamètres, les longueurs ne varient qu’avec le pas, si bien que deux diamètres qui prennent le même pas reçoivent les trois mêmes nombres en millimètres.

Quelle longueur de filet faut-il donc engager ?

Cette page ne répond pas à cette question et ne donne aucune recommandation. Elle n’a aucune source sur la résistance, et la norme qu’elle lit ne contient aucune exigence de résistance. Pourquoi les diverses règles empiriques se contredisent est traité séparément sur ce site.

Comment s’appellent les groupes S, N et L ?

Court, normal et long. La norme ne les écrit que sous la forme S, N et L dans l’article 8 et le tableau 2, et emploie les mots court, normal et long dans l’article 6 pour décrire quels degrés de tolérance conviennent à quel groupe.

Un engagement plus long exige-t-il une tolérance plus large ?

C’est ce qu’indique l’article 6 : les degrés supérieurs à 6 sont destinés à la qualité de tolérance grossière et/ou aux longueurs d’engagement longues, et les degrés inférieurs à 6 à la qualité fine et/ou à l’engagement court. La norme énonce cette association sans l’expliquer, et cette page n’ajoute pas d’explication.

Références

• ISO 965-1:1998, ISO general purpose metric screw threads, Tolerances, Part 1: Principles and basic data. Aperçu gratuit de onze pages allant jusqu’à la page imprimée 9, avec l’article 6 sur les degrés de tolérance ainsi que l’article 8 et le tableau 2 sur les longueurs d’engagement
• La question, sur un site public de questions d’ingénierie. Trois votes, deux réponses

La norme de tolérances a été lue dans son aperçu gratuit de onze pages, qui va jusqu’à la page imprimée 9 et contient en entier l’article 6, l’article 7, le tableau 1, l’article 8 et le tableau 2. Chaque phrase citée et chaque valeur en millimètres ont été vérifiées sur une image rendue de la page plutôt que sur le texte extrait. C’est la troisième fois que ce site utilise ce document, après son tableau des écarts fondamentaux et son article sur la désignation ; les articles utilisés ici n’avaient été touchés par aucune de ces lectures, et rien de ces pages n’est répété. Ce qui suit relève de notre propre calcul et non d’affirmations de la norme : chaque rapport au diamètre sur cette page ; le constat que le groupe court s’arrête à exactement un demi-diamètre pour les dix dimensions préférentielles à pas gros et que le groupe normal s’arrête à exactement un diamètre et demi pour neuf d’entre elles ; l’identification de M36 comme exception, avec 53 contre 54 ; les valeurs des cinq diamètres de second choix et leur écart de 1,333 à 1,714 ; et l’observation que les deux limites sont dans un rapport de trois. Le pas gros de chaque diamètre provient du plan général, que ce site a lu séparément. Cette page ne donne aucune recommandation de longueur d’engagement et ne dit rien de la résistance, de l’arrachement du filet ni de la charge, car le document lu ici ne contient aucune exigence de résistance et aucune autre source n’a été utilisée. Elle ne commente pas l’application aux appareils à pression évoquée dans la question. ISO 898-1, la norme du profil de base et la norme des dimensions choisies n’ont pas été lues pour cette page. La question provient d’un site public de questions d’ingénierie plutôt que des outils de forum que ce site utilise d’ordinaire, toujours indisponibles. Nous avons lu la question et non ses réponses, et aucun nom d’utilisateur n’apparaît ici.