La jauge de tôle est un poids, et la loi dit que l’épaisseur est approximative

Le document est 15 U.S.C. § 206, jauge normalisée pour les tôles et plaques de fer et d’acier ; il provient de la loi du 3 mars 1893 et figure toujours dans le United States Code. Il commence par dire à quoi il sert : afin d’assurer l’uniformité, ce qui suit est établi comme la seule jauge normalisée pour les tôles et plaques de fer et d’acier aux États-Unis d’Amérique. Il dit ensuite à quoi devait servir cette uniformité. Elle seule, et aucune autre, sera utilisée pour déterminer les droits et taxes perçus par les États-Unis sur les tôles et plaques de fer et d’acier.

Il a été écrit pour la douane. Rien n’y est adressé à un transformateur, et une phrase suivante encadre la portée comme le ferait une loi fiscale : la présente sous-section ne doit pas être interprétée comme augmentant les droits sur les articles importés.

Quelle colonne fait loi et laquelle est une simple commodité

Le tableau comporte des colonnes d’épaisseur en fractions de pouce, en pouces décimaux et en millimètres, et des colonnes de poids par pied carré en onces et en livres, ainsi que de poids par mètre carré. Les trois colonnes d’épaisseur portent chacune le mot approximative dans leur en-tête. Les colonnes de poids, non.

Lisez la colonne des onces seule et le système cesse de paraître arbitraire. C’est une échelle en onces entières, et les numéros de jauge n’en sont que les barreaux. Les épaisseurs que l’on retient sont ce que deviennent ces poids après une conversion, et la loi le dit dans l’en-tête.

Un même chiffre traverse chaque ligne

C’est notre propre calcul sur le tableau ci-dessus, et il se refait en une minute. Divisez chaque poids en onces par l’épaisseur décimale voisine et le même chiffre revient à chaque fois. Dit autrement, une once par pied carré correspond à un six-cent-quarantième de pouce :

Six lignes, six correspondances exactes. Une tôle d’un pouce d’épaisseur pèserait donc 640 onces par pied carré, soit 40 livres, et un pied cube en fait douze, ce qui donne 480 livres par pied cube, soit environ 7 690 kg/m³. C’est la densité sur laquelle le tableau a été construit. La loi ne l’imprime pas ; elle découle des chiffres.

Et cette densité n’est pas celle du métal que vous avez devant vous

La valeur conventionnelle pour l’acier de construction est d’environ 7 850 kg/m³, à peu près deux pour cent de plus que la valeur implicite du tableau. À poids par pied carré égal, deux pour cent de densité en plus font deux pour cent d’épaisseur en moins, si bien qu’une tôle de 24 gauge se situe plus près de 0,0245 pouce que des 0,025 imprimés dans la loi. C’est peu, mais c’est exactement l’ordre de grandeur des désaccords entre les tableaux de jauges publiés, et c’est une différence dans ce qui a été supposé, non dans ce qui a été mesuré.

L’aluminium fait la même démonstration à grand bruit. Sa densité conventionnelle est d’environ 2 700 kg/m³, à peu près le tiers de la valeur implicite, de sorte que le même poids par pied carré correspond à près de trois fois l’épaisseur. Une jauge fondée sur le poids n’y résiste pas, et c’est pourquoi la tôle d’aluminium n’est pas du tout vendue sur cette échelle et possède sa propre numérotation avec sa propre définition.

La tôle revêtue soulève une seconde question à laquelle le numéro ne peut pas répondre. Si une jauge est définie par le poids, tout ce qui est ajouté en surface est compris dans le poids, et le métal de base en dessous est plus mince qu’avec le même numéro sur de l’acier nu. De combien dépend de la désignation du revêtement, spécifiée séparément dans des documents que nous ne possédons pas ; la réponse honnête n’est donc pas un chiffre. C’est que le numéro de jauge ne contient pas la réponse, et que la spécification du revêtement est une seconde information à demander.

Pourquoi cela atterrit sur une page de fixations

Parce que les deux questions qu’une vis pose à une tôle se posent toutes deux en millimètres de métal de base. Ce qu’une vis autoperceuse peut traverser et ce qu’elle peut ensuite retenir sont deux chiffres différents sur la boîte, et le point où la tôle ne peut plus du tout retenir un filet est une épaisseur, pas une jauge. Une demande qui indique vingt gauge a nommé un poids surfacique de fer puddlé du dix-neuvième siècle et laissé ouvert le choix de la vis.

La solution n’est pas de cesser d’employer le mot. Les numéros de jauge servent à commander, stocker et discuter la tôle, et les abandonner n’aide personne. La solution est de porter le millimètre sur le plan et de laisser le numéro de jauge l’accompagner en note, de la même façon qu’un filetage est spécifié par sa désignation et que l’équivalent en pouces figure entre parenthèses. Si la tôle est revêtue, précisez le revêtement, car c’est la partie que le numéro n’a jamais portée.

Trois numéros dans une question, trois sortes de numéros

La discussion mettait dans une même phrase un numéro de vis, une jauge de fil et un schedule de tube, et ce ne sont pas des choses de même nature. Le numéro de vis à métaux est le plus aimable des trois : c’est une droite, un diamètre de départ fixe plus un incrément fixe par numéro, et c’est pourquoi les quasi-coïncidences avec les tailles métriques tombent là où elles tombent. La jauge de tôle est l’échelle de poids ci-dessus. La jauge de fil et le schedule de tube sont encore d’autres conventions, avec leurs propres définitions dans leurs propres documents, et la réponse de la discussion selon laquelle une désignation représente toute une spécification est le bon réflexe pour les trois.

Le réflexe qui égare est l’étape suivante : traiter le numéro comme une mesure que quelqu’un aurait arrondie. Pour la jauge de tôle, c’est l’inverse. Le numéro est la grandeur exacte et la mesure est l’approximation, et la loi imprime ce mot dans l’en-tête de colonne pour que personne n’ait à deviner lequel est lequel.

Quelqu’un a bien proposé de supprimer les numéros. En 1857, Whitworth demanda aux ingénieurs de supprimer les désignations de jauge et de désigner simplement les tailles par leurs millièmes de pouce. Les numéros lui ont survécu.

Cet article ne relève pas d’une seule des six étapes : il en traverse plusieurs ou intervient après l’assemblage. Les décisions qui y conduisent sont présentées dans l’article anglais Specifying a screw.

Questions fréquentes

Un numéro de jauge de tôle est-il une épaisseur ?

Pas dans le document qui le définit. Le US Standard Gauge est établi par le 15 U.S.C. section 206, et dans son tableau les colonnes d’épaisseur en fractions de pouce, en pouces décimaux et en millimètres sont chacune intitulées approximatives, alors que les colonnes de poids en onces et en livres par pied carré ne le sont pas. La grandeur fixée par la loi est le poids par unité de surface. Une épaisseur n’apparaît qu’une fois une densité supposée.

Pourquoi les tableaux de jauges publiés divergent-ils légèrement ?

Parce que ce sont des conversions d’un poids, et qu’une conversion exige une densité. Notre calcul sur le tableau légal donne une once par pied carré égale à un six-cent-quarantième de pouce sur chaque ligne lisible, ce qui implique environ 7 690 kilogrammes par mètre cube. La valeur conventionnelle de l’acier de construction est plus proche de 7 850, environ deux pour cent de plus, et deux pour cent correspondent à peu près à l’ampleur des écarts entre tableaux.

Pourquoi la tôle d’aluminium utilise-t-elle un autre système de jauge ?

Parce qu’une jauge définie par le poids ne peut pas passer d’un métal à un autre de densité différente. L’aluminium est conventionnellement autour de 2 700 kilogrammes par mètre cube contre environ 7 690 pour la valeur implicite du tableau de l’acier, si bien que le même poids par pied carré correspond à près de trois fois l’épaisseur. La tôle d’aluminium a donc sa propre numérotation avec sa propre définition au lieu d’emprunter celle-ci.

Un numéro de jauge donne-t-il l’épaisseur d’une tôle galvanisée ?

Il ne la tranche pas. Une jauge définie par le poids par unité de surface compte tout ce qui se trouve en surface, de sorte que le métal de base sous un revêtement est plus mince qu’avec le même numéro sur une tôle nue. De combien dépend de la désignation du revêtement, spécifiée dans des documents distincts. En pratique, demandez l’épaisseur du métal de base en millimètres et la spécification du revêtement comme deux éléments séparés.

Que devrait indiquer un plan ou une demande à la place ?

L’épaisseur en millimètres, avec le numéro de jauge en note d’accompagnement. Les numéros de jauge servent à commander et stocker la tôle, il n’y a donc aucune raison de les abandonner, mais les questions posées à la vis se posent en millimètres de métal de base : ce qu’une pointe autoperceuse peut traverser, et combien de filet la tôle peut engager une fois traversée. Ajoutez la spécification du revêtement si la tôle est revêtue.

La jauge normalisée a-t-elle été écrite pour la fabrication ?

Elle a été écrite pour la douane. La loi indique qu’elle est établie afin d’assurer l’uniformité, et qu’elle seule, et aucune autre, sera utilisée pour déterminer les droits et taxes perçus par les États-Unis sur les tôles et plaques de fer et d’acier. Une autre phrase limite l’effet sur les droits. Rien n’y est adressé à un transformateur, ce qu’il vaut mieux savoir avant de la traiter comme une tolérance de fabrication.

Références

• 15 U.S.C. § 206 — Standard gauge for sheet and plate iron and steel. Les phrases sur l’objet, la phrase sur les droits et taxes, et le tableau avec ses en-têtes de colonnes
• La même section dans le United States Code imprimé, utilisée ici pour lire le texte de loi et la note de source, Act of March 3, 1893, ch. 221, sec. 1, 27 Stat. 746
• r/AskEngineers — la discussion de départ, sur la raison pour laquelle le métier fonctionne avec des numéros plutôt qu’avec des mesures

La loi a été lue à deux endroits, la section actuelle sur le site de Cornell et le texte imprimé du United States Code sur govinfo ; le libellé repris et les en-têtes de colonnes proviennent de ces lectures et sont traduits ici. La relation entre une once par pied carré et un six-cent-quarantième de pouce est notre propre calcul sur les six lignes lisibles du tableau, et non une phrase de la loi, et la densité implicite d’environ 7 690 kilogrammes par mètre cube en découle au lieu d’être imprimée quelque part. Les valeurs de comparaison de 7 850 pour l’acier de construction et de 2 700 pour l’aluminium sont des valeurs conventionnelles, et non légales, utilisées seulement pour montrer le sens et l’ordre de grandeur de l’effet. Aucun tableau d’épaisseurs pour tôle galvanisée, inoxydable ou en aluminium n’est reproduit ici, car ces tableaux proviennent de normes de matériaux que nous ne possédons pas, et pour la même raison aucun chiffre n’est donné sur la façon dont un revêtement modifie l’épaisseur du métal de base. La jauge de fil et le schedule de tube sont cités comme des systèmes distincts et aucune valeur n’en est reprise. La formule du numéro de vis à métaux figure sur notre page précédente et n’est pas répétée ici.