FIXATIONS IMPÉRIALES
SYSTÈMES DE MESURE
Il existe deux principaux systèmes de mesure des poids et des distances : le système métrique et le système impérial. Le système impérial repose sur le British Weights and Measures Act de 1824. Bien que son utilisation ait progressivement diminué, il reste courant dans plusieurs pays anglophones et anciennes colonies britanniques. Les dimensions des produits selon le système impérial sont exprimées en thou (Royaume-Uni) ou mil (États-Unis), pouces, pieds, yards, miles, etc. Bien que l’appellation officielle du système de mesure américain soit « U.S. customary system », qui présente certaines différences par rapport au système impérial officiel, les systèmes utilisés pour les fixations sont identiques ou au moins hautement compatibles. Les unités dimensionnelles les plus couramment utilisées pour les fixations sont le pouce et le pied. Les contraintes et pressions sont exprimées en pound-force per square inch (lbf/in2 ou psi) ; 1 000 psi équivalent à 1 ksi, soit un kilopound-force par pouce carré. Un ksi équivaut approximativement à 6,9 MPa (= N/mm2).
L’unité de base « inch » (pouce) équivaut exactement à 25,4 mm. Il y a 12 pouces dans 1 pied, soit 304,8 mm. Un yard correspond à 3 pieds, ou 36 pouces, soit 914,4 mm. Dans les indications dimensionnelles, le pouce est abrégé par un guillemet double (”). Au Royaume-Uni, les dimensions en pouces sont le plus souvent présentées sous forme de fractions (par exemple 3/4", 1.17/64”), tandis qu’aux États-Unis, la notation décimale est souvent utilisée pour les dimensions non nominales (par exemple 1.2656”, mais aussi 3/4”).
Une autre différence importante entre les systèmes impérial et métrique concerne le pas de filetage. Dans le système impérial, il est exprimé en nombre de filets par pouce (TPI), tandis que dans le système métrique, le pas (P) correspond à la distance entre deux sommets de filet. La conversion est simple, comme l’illustre le schéma ci-dessous. Un filetage de 10 TPI possède un pas P de 25,4/10 = 2,54 mm.
TYPES COURANTS DE FILETAGES IMPÉRIAUX
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| Type de filetage | Angle du filet | Système de pas | Dimensions courantes | Applications typiques |
|---|---|---|---|---|
| UNC | 60° | Gros (TPI) | N° 1 à 6" | Fixations américaines d’usage général, boulons de construction |
| UNF | 60° | Fin (TPI) | N° 0 à 1½" | Assemblages de précision, automobile, aéronautique |
| 8UN | 60° | Pas constant de 8 TPI | Diamètre > 1" | Goujons pour la pétrochimie, brides lourdes |
| BSW | 55° | Gros (TPI) | ¼" à 4" | Équipements britanniques anciens, machines plus anciennes |
| BSF | 55° | Fin (TPI) | 3/16" à 4" | Mécanique de précision britannique, véhicules anciens |
| BSPP | 55° | Parallèle | ⅛" à 6" | Raccords hydrauliques, raccordements de tuyauterie non étanches |
| BSPT | 55° | Conique | ⅛" à 6" | Raccords de tuyauterie étanches à la pression, plomberie |
FILETAGES IMPÉRIAUX UNIFIÉS – NATIONAL COARSE (UNC) ET PAS CONSTANT (8UN)
Le type de filetage le plus courant aux États-Unis est le Unified National Coarse, abrégé UNC (parfois « NC »). Il s’agit du filetage gros standard américain. Les filetages impériaux unifiés présentent un angle de filet de 60° et plusieurs combinaisons de diamètre et de pas. Ce système a été développé par William Sellers en 1864 et adopté comme norme américaine quelques années plus tard. Des informations détaillées figurent dans les normes ASME B1.1 et ISO 5864.
Exemples de désignations UNC : 3/8” UNC, ou plus précisément 3/8”-16UNC, où 16 indique le nombre de filets par pouce (TPI) et le symbole ” désigne le pouce. Une désignation complète pour le diamètre nominal d’une fixation à filetage extérieur est 3/8”-16UNC-2A. Elle inclut la classe de filetage 2A, soit la classe standard avec jeu, déviation fondamentale par rapport au diamètre nominal, et champ de tolérance. Les fixations à filetage intérieur sont désignées 3/8”-16UNC-2B ; 2B est la classe standard sans jeu, uniquement avec un champ de tolérance.
Les plus petits filetages UNC normalisés, de 0.0730” à 0.2160” de diamètre, sont désignés par des numéros : No.1-64UNC à No.12-24UNC. Les diamètres supérieurs sont indiqués sous forme de fractions, de 1/4”-20UNC jusqu’à 6” de diamètre.
Le filetage 8UN est une variante UNC à pas constant. Le chiffre 8 signifie qu’au-delà d’un certain diamètre nominal, dont les limites sont précisées dans les normes citées, le pas reste toujours de 8 TPI quel que soit le diamètre. Pour le 8UN, tous les diamètres supérieurs à 1” utilisent ce pas constant de 8 TPI. Ce filetage est couramment utilisé pour les fixations pétrochimiques, notamment les goujons. La désignation complète est similaire à celle de l’UNC, par exemple 1.1/2”-8UN-2A/2B ou 3.1/4”-8UN-2A/2B. D’autres séries à pas constant, beaucoup moins courantes, existent : 4UN, 6UN, 12UN jusqu’à 32UN.
Toutes les combinaisons de diamètre et de pas qui ne figurent pas dans les séries normalisées des normes précitées, mais dont les jeux et tolérances sont calculés selon leurs formules, sont désignées UNS, le « S » signifiant filetage spécial.
FILETAGES IMPÉRIAUX UNIFIÉS – NATIONAL FINE (UNF) ET EXTRA FINE (UNEF)
Le Unified National Fine, abrégé UNF (parfois « NF »), est la version à pas fin des filetages impériaux unifiés couramment utilisés aux États-Unis. UNEF désigne un pas extra-fin comportant encore davantage de TPI que l’UNF. Ces filetages présentent un angle de 60° et plusieurs combinaisons de diamètre et de pas. Le système a été développé par William Sellers en 1864 puis adopté comme norme américaine. Les normes ASME B1.1 et ISO 5864 fournissent des informations détaillées.
Exemples de désignations UNF : 3/8” UNF, ou plus précisément 3/8”-24UNF, où 24 indique le nombre de filets par pouce (TPI) et le symbole ” désigne le pouce. Une désignation complète pour une fixation à filetage extérieur est 3/8”-24UNF-2A. Elle inclut la classe 2A, classe standard avec jeu et champ de tolérance. Les fixations à filetage intérieur sont désignées 3/8”-24UNF-2B ; 2B est la classe standard sans jeu, uniquement avec un champ de tolérance. Les filetages UNEF sont désignés de manière similaire, par exemple 3/8”-32UNEF-2A/2B.
Les plus petits filetages UNF normalisés mesurent 0.0600” de diamètre et vont jusqu’à 0.2160”. Ces dimensions sont numérotées de No.0-80UNF à No.12-28UNF. Les diamètres supérieurs sont indiqués sous forme de fractions, de 1/4”-28UNF à 1.1/2”-12UNF. La plus petite dimension UNEF est No.12-32UNEF et la plus grande est 1.11/16”-18UNEF.
Le diamètre nominal de 1” peut prêter à confusion en UNF. Selon la norme ASME B1.1, le filetage UNF de 1” comporte 12 TPI. Toutefois, depuis 1935 environ, des fixations non normalisées 1”-14UNS à 14 TPI sont largement utilisées à la place des fixations normalisées 1”-12UNF. Le tableau 2 de l’ASME B1.1 comporte la note suivante pour le filetage 1”-14 TPI, désigné 1”-14UNS : « Anciennement NF. Dimension normalisée non recommandée. Les tolérances et jeux sont basés sur une longueur d’engagement égale à un diamètre. »
Après plusieurs décennies, les fixations 1"-14UNS sont couramment appelées filetage fin standard ou UNF. Bien que techniquement incorrecte, la désignation 1"-14UNF est largement acceptée pour les fixations fines de 1” et s’est imposée dans l’usage. Il est donc toujours prudent de vérifier le nombre de TPI requis lorsqu’il est question d’un filetage UNF de 1”.
FILETAGES BRITISH STANDARD WHITWORTH (BSW OU WW)
Le British Standard Whitworth, abrégé BSW ou simplement WW, est un filetage impérial d’origine britannique. Le BSW était autrefois le filetage gros le plus courant au Royaume-Uni, mais son utilisation a rapidement diminué avec la préférence mondiale pour les filetages métriques. Il présente un angle de filet de 55°. Il doit son nom à Sir Joseph Whitworth, qui proposa en 1841 la normalisation des filetages. Ses propositions devinrent la pratique courante en Grande-Bretagne dans les années 1860 et sont considérées comme la première norme nationale de filetage au monde. La norme BS 84 fournit des informations détaillées.
Exemples de désignations : 3/8” WW, 3/8” BSW, ou plus précisément 3/8”-16BSW, où 16 indique le nombre de filets par pouce (TPI) et le symbole ” désigne le pouce. Si nécessaire, la classe de filetage peut être indiquée entre parenthèses après la désignation. La norme BS 84 prévoit les classes close et free pour les filetages extérieurs uniquement, normal pour les filetages intérieurs uniquement et medium pour les boulons comme pour les écrous. En l’absence de spécification, une classe normal ou medium est fournie.
Les filetages BSW sont normalisés du 1/8”-40BSW au 6”-2.5BSW. Une interchangeabilité avec certains filetages UNC est possible lorsque les combinaisons diamètre-pas sont identiques, mais elle n’est pas recommandée en raison de l’angle de filet différent et d’autres légères différences de profil.
FILETAGES BRITISH STANDARD FINE (BSF)
Le British Standard Fine, abrégé BSF, est la variante à pas fin du profil BSW (British Standard Whitworth). Le BSW était autrefois le filetage gros le plus courant au Royaume-Uni, mais son utilisation a rapidement diminué avec la préférence mondiale pour les filetages métriques. Comme le BSW, le BSF présente un angle de filet de 55°. La norme BS 84 fournit des informations détaillées.
Exemples de désignations : 3/8” BSF, ou plus précisément 3/8”-20BSF, où 20 indique le nombre de filets par pouce (TPI) et le symbole ” désigne le pouce. Si nécessaire, la classe de filetage peut être indiquée entre parenthèses. La norme BS 84 prévoit les classes close et free pour les filetages extérieurs uniquement, normal pour les filetages intérieurs uniquement et medium pour les boulons comme pour les écrous. En l’absence de spécification, une classe normal ou medium est fournie.
Les filetages BSF sont normalisés du 3/16”-32BSF au 4.1/4”-4BSF. Aucune combinaison diamètre-pas BSF n’est identique à celles des filetages UNF ou UNEF.
FILETAGES DE TUYAUTERIE (BSP)
Le filetage de tuyauterie BSP, souvent appelé filetage Whitworth pour tubes, est le type de filetage le plus utilisé au monde pour les applications de tuyauterie. De nombreux produits en sont équipés, notamment les tubes, raccords et graisseurs. Les filetages BSP présentent un angle de 55°. Ils sont décrits en détail dans les normes EN ISO 228-1, EN 10226-1 et EN 10226-2, ces deux dernières étant basées sur l’ISO 7-1.
Le filetage BSP existe sous deux formes : parallèle ou cylindrique (BSPP) et conique (BSPT). La norme EN ISO 228-1 considère les filetages BSPP extérieurs et intérieurs comme inadaptés à la réalisation d’une étanchéité sous pression sur les filets eux-mêmes. Pour rendre un assemblage BSPP étanche, deux surfaces d’appui situées hors du filetage doivent comprimer un joint approprié. L’EN 10226-1 décrit l’association d’un BSPT extérieur avec un BSPP intérieur, tandis que l’EN 10226-2 décrit l’association de filetages BSPT extérieur et intérieur. Les deux systèmes permettent une étanchéité sur les flancs du filet. L’utilisation d’un produit d’étanchéité, par exemple du ruban PTFE, peut être recommandée pour optimiser l’étanchéité et éviter les fuites en spirale.
Le diamètre nominal d’un filetage BSP correspond à la dimension du tube. Les filetages parallèles extérieurs et intérieurs, pour lesquels l’étanchéité sous pression n’est pas réalisée sur le filetage selon l’EN ISO 228-1, sont désignés par G. Les filetages extérieurs reçoivent en plus la lettre A ou B pour indiquer la classe de tolérance. Pour les filetages réalisant l’étanchéité sur les filets selon l’EN 10226, R désigne un filetage extérieur conique, Rp un filetage intérieur parallèle et Rc un filetage intérieur conique.
Exemples : G1.1/2” et G1.1/2”A désignent respectivement des filetages parallèles intérieur et extérieur selon l’EN ISO 228-1. Pour un filetage extérieur conique, la désignation est R1.1/2” ; Rp1.1/2” désigne un filetage intérieur parallèle et Rc1.1/2” un filetage intérieur conique selon l’EN 10226.
Il convient également de mentionner l’ASME B1.20.1 pour différents filetages de tuyauterie, notamment NPT, NPSC, NPTR, NPSM et NPSL, ainsi que l’ASME B1.20.3 pour les filetages dry-seal NPTF-1, NPTF-2, PTF-SAE SHORT, NPSF et NPSI. Ces derniers peuvent assurer une étanchéité sous pression sans produit d’étanchéité grâce à l’interférence entre la crête et le fond du filet, qui forme une étanchéité circulaire. Tous reposent sur un angle de 60° et offrent une fonction comparable aux BSPP et BSPT. Leur désignation associe la dimension du tube, le pas et l’abréviation du type de filetage. Ils sont principalement utilisés aux États-Unis et ne sont pas interchangeables avec les filetages BSP.
NORMES APPLICABLES AUX FIXATIONS IMPÉRIALES ET À LEURS MATÉRIAUX
Une norme est un document contenant des accords, spécifications ou critères relatifs à un produit, un service ou une méthode. Elle peut être élaborée au sein d’une entreprise, d’une organisation, d’un consortium ou par un organisme de normalisation reconnu. Les organismes nationaux et internationaux reconnus travaillent selon un processus prédéfini.
Les normes jouent un rôle essentiel dans le commerce international. Elles facilitent l’acceptation des produits et services dans d’autres pays. Lorsqu’une norme existe, peu ou pas de description complémentaire est nécessaire. La plupart des caractéristiques du produit y sont définies ; pour les fixations, il s’agit souvent des dimensions, tolérances, matériaux et propriétés mécaniques. Les normes facilitent également la transmission et la diffusion des nouvelles technologies.
Principaux organismes de normalisation 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 Standards Institution
IFI – Industrial Fasteners Institute
SAE – Society of Automotive Engineers
PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DES FIXATIONS IMPÉRIALES
Les exigences relatives aux propriétés mécaniques des fixations impériales sont définies dans les normes SAE et ASTM. Les tableaux ci-dessous résument les propriétés mécaniques de plusieurs fixations courantes.
Sur les petits écrans, faites défiler horizontalement pour afficher toutes les colonnes. Les symboles d’identification des grades figurant dans les images d’origine sont reproduits sous forme de texte accessible.
| Spécification | Matériau | Plage de dimensions (pouces) |
Contrainte d’épreuve minimale (psi) |
Résistance minimale à la traction (psi) |
Dureté à cœur Rockwell | Limite d’élasticité minimale (psi) |
Marquage d’identification du grade | Écrous compatibles | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min. | Max. | ||||||||
| SAE J429 Grade 2 | Acier à faible ou moyenne teneur en carbone | ¼"–¾" | 55,000 | 74,000 | B80 | B100 | 57,000 | Aucun marquage radial de grade | ASTM A563 Grade A |
| ⅞"–1½" | 33,000 | 60,000 | B70 | B100 | 36,000 | ||||
| SAE J429 Grade 5 | Acier à teneur moyenne en carbone, trempé et revenu | ¼"–1" | 85,000 | 120,000 | C25 | C34 | 92,000 | Trois traits radiaux | SAE J995 Grade 5 |
| 1⅛"–1½" | 74,000 | 105,000 | C19 | C30 | 81,000 | ||||
| SAE J429 Grade 8 | Acier allié à teneur moyenne en carbone, trempé et revenu | ¼"–1½" | 120,000 | 150,000 | C33 | C39 | 130,000 | Six traits radiaux | SAE J995 Grade 8 |
| Vis à tête cylindrique six pans creux ASTM A574 | Acier allié à teneur moyenne en carbone, trempé et revenu | No. 0–½" | 140,000 | 180,000 | C39 | C45 | 153,000 | — | — |
| ⅝"–4" | 135,000 | 170,000 | C37 | C45 | |||||
| Vis à tête bombée ou fraisée six pans creux ASTM F835 | Acier allié à teneur moyenne en carbone, trempé et revenu | No. 0–½" | — | 140,000 | C39 | C44 | — | — | — |
| ⅝"–1½" | — | 135,000 | C37 | C44 | — | ||||
| Spécification | Matériau | Plage de dimensions (pouces) |
Contrainte d’épreuve (psi) |
Dureté à cœur Rockwell | Marquage d’identification du grade | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Min. | Max. | |||||
| SAE J995 Grade 2 | Acier au carbone | ¼"–1½" | 90,0001 80,0002 |
— | C32 | Aucun marquage de grade |
| SAE J995 Grade 5 | Acier au carbone | ¼"–1" | 120,0001 109,0002 |
— | C32 | Marquage d’identification d’écrou grade 5 |
| 1⅛"–1½" | 105,0001 94,0002 |
— | C32 | |||
| SAE J995 Grade 8 | Acier allié à teneur moyenne en carbone, trempé et revenu | ¼"–⅝" | 150,000 | C24 | C32 | Marquage d’identification d’écrou grade 8 |
| ¾"–1" | C26 | C34 | ||||
| 1⅛"–1½" | C26 | C36 | ||||
1 Fixations à filetage UNC et 8UN.
2 Fixations à filetage UNF, UNEF et à pas fin.
| Spécification et matériau | État | Plage de dimensions (pouces) |
Résistance à la traction (psi) |
Dureté à cœur Rockwell | Limite d’élasticité minimale (psi) |
Marquage d’identification du grade | Écrous compatibles | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min. | Max. | |||||||
| Groupe d’alliage 1 ASTM F593 (304, 304L) |
CW1 | ¼"–⅝" | 100,000–150,000 | B95 | C32 | 65,000 | F593C | ASTM F594 C |
| CW2 | ¾"–1½" | 85,000–140,000 | B80 | C32 | 45,000 | F593D | ASTM F594 D | |
| Groupe d’alliage 2 ASTM F593 (316, 316L) |
CW1 | ¼"–⅝" | 100,000–150,000 | B95 | C32 | 65,000 | F593G | ASTM F594 G |
| CW2 | ¾"–1½" | 85,000–140,000 | B80 | C32 | 45,000 | F593H | ASTM F594 H | |
CW = forgé et roulé à partir d’un matériau recuit, ce qui entraîne un certain écrouissage ; les dimensions de ¾" et plus peuvent être formées à chaud puis traitées par recuit de mise en solution.
| Spécification et matériau | État | Plage de dimensions (pouces) |
Contrainte d’épreuve (psi) |
Dureté à cœur Rockwell | Marquage d’identification du grade | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Min. | Max. | |||||
| Groupe d’alliage 1 ASTM F594 (304, 304L) |
CW1 | ¼"–⅝" | 100,000 | B95 | C35 | F594C |
| CW2 | ¾"–1½" | 85,000 | B80 | C35 | F594D | |
| Groupe d’alliage 2 ASTM F594 (316, 316L) |
CW1 | ¼"–⅝" | 100,000 | B95 | C35 | F594G |
| CW2 | ¾"–1½" | 85,000 | B80 | C35 | F594H | |
CW = recuit et écroui à froid ; les dimensions de ¾" et plus peuvent être formées à chaud puis traitées par recuit de mise en solution.
DOMAINES D’APPLICATION DES FIXATIONS IMPÉRIALES
Les produits fabriqués dans les régions du monde utilisant le système impérial contiennent souvent des fixations désignées en unités impériales. Ils peuvent être fabriqués ailleurs, mais lorsqu’ils sont destinés à des pays utilisant ce système, ils peuvent également intégrer des fixations impériales.
SECTEURS UTILISANT COURAMMENT DES FIXATIONS IMPÉRIALES
- Industrie automobile
- Industrie des transports (par exemple aéronautique, ferroviaire et maritime)
- Industrie pétrochimique
- Construction de machines
- Construction
- Secteur du levage
- Électronique et électrotechnique
- Produits destinés aux marchés impériaux
Questions fréquentes sur les fixations impériales
Quelle est la différence entre les filetages UNC et UNF ?
Le filetage UNC (Unified National Coarse) comporte moins de filets par pouce, ce qui accélère l’assemblage et le rend plus tolérant aux petites détériorations. Le filetage UNF (Unified National Fine) comporte davantage de filets par pouce et offre, à diamètre nominal identique, une plus grande section résistante à la traction. Il convient donc particulièrement aux applications de précision dans l’automobile et l’aéronautique. La résistance au desserrage sous vibration dépend également de la conception de l’assemblage, de la précharge et du dispositif de freinage.
Puis-je utiliser des fixations impériales avec des filetages métriques ?
Non. Les filetages impériaux et métriques ne sont pas interchangeables, même si certaines dimensions semblent proches. L’utilisation d’un mauvais type de filetage peut provoquer un engagement de travers, des dommages et la rupture de l’assemblage. Vérifiez toujours le profil, le diamètre et le pas à l’aide d’un calibre de filetage approprié avant le montage.
Que signifie UNC 3/8"-16 ?
La désignation se décompose comme suit : 3/8" correspond au diamètre nominal (9,525 mm), 16 au nombre de filets par pouce (TPI), et UNC à la série Unified National Coarse. Un suffixe de classe, tel que 2A pour un filetage extérieur ou 2B pour un filetage intérieur, définit l’ajustement et la tolérance.
Dans quels secteurs les fixations impériales sont-elles encore couramment utilisées ?
Les fixations impériales restent courantes dans la construction américaine, la pétrochimie, le pétrole et le gaz ainsi que l’aéronautique. Elles sont également largement utilisées pour l’entretien d’anciennes machines de fabrication britannique, de véhicules de collection et d’équipements destinés aux marchés utilisant les dimensions américaines ou impériales.
Comment convertir les filets par pouce (TPI) en pas métrique ?
Divisez 25,4 par la valeur TPI. Par exemple, un filetage de 16 TPI possède un pas de 25,4 ÷ 16 = 1,5875 mm. Cette conversion permet de comparer l’espacement des filets, mais ne rend pas les fixations impériales et métriques interchangeables.
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Dernière mise à jour : juillet 2026