Introduction
Ce guide technique couvre les trois grandes familles de filetages industriels utilisées en mécanique de précision et en construction métallique :
- A — Filetage ISO Métrique : profil 60°, unités mm, tolérances 6g/6H — standard mondial pour l'assemblage
- G — Filetage UNC/UNF : profil 60°, unités pouces (TPI), classes 2A/2B — standard américain ASME B1.1
- H — Filetage Trapézoïdal Tr ISO : profil 30°, transmission de mouvement, autoblocage — ISO 2904
Chaque chapitre présente le profil géométrique normalisé, les formules de calcul, les tolérances, et des exemples chiffrés. Les chapitres B à F couvrent les méthodes de contrôle, la fabrication par roulage et les normes d'assemblage (VDI 2230, ASME PCC-1).
A — Filetage ISO Métrique
a) Caractéristiques des filetages
Les caractéristiques géométriques d'un filetage métrique ISO sont présentées dans la figure et le tableau suivants :
| Grandeur | Formule | Grandeur | Formule |
| Diamètre nominal | D=d | Diamètre sur flancs | d2=d-0,6495 x P |
| Pas | P | Diamètre de fond de filets | d3=d-1,2268 x P |
| Diamètre intérieur | d1=d-1,0825 x P | Hauteur de filet | H = 0,866 x P |
📜 Référence normative historique — NF E 03-001 (Février 1959)
Norme Française Homologuée — Profil ISO — Filetages métriques à filet triangulaire (remplaçant le profil S1)
| Grandeur | Formule NF E 03-001 | Valeur numérique |
|---|---|---|
| P | Pas | — |
| H | Hauteur du triangle générateur | 0,866 × P |
| D = d | Diamètre nominal | — |
| Diamètres du taraudage (écrou) | ||
| D₂ = d₂ | d − ¾H | d − 0,6495 P |
| D₁ = d₁ | d₂ − 2(H/2 − H/4) | d − 1,0825 P |
| H₁ | (D − D₁) / 2 | 0,5412 P |
| Diamètres de la vis | ||
| d₃ | d₂ − 2(H/2 − H/6) | d − 1,2268 P |
| h₃ | (d − d₃) / 2 | 0,6134 P |
✅ Ces formules sont conformes au profil ISO actuel (ISO 724) — les coefficients 0,6495 / 1,0825 / 1,2268 sont identiques dans les normes modernes.
Exemple de calcul : vis M10 × 1,5
1) d3 = 10 - 1,2269 × 1,5 = 8,160 mm
2) d2 = 10 - 0,6495 × 1,5 = 9,026 mm
3) d1 = 10 - 1,0825 × 1,5 = 8,376 mm
4) dnoyau = d3 = 8,160 mm
5) H = 0,866 × 1,5 = 1,299 mm
Exemple complémentaire : vis M20 × 2,5
1) d3 = 20 - 1,2269 × 2,5 = 16,933 mm
2) d2 = 20 - 0,6495 × 2,5 = 18,376 mm
3) d1 = 20 - 1,0825 × 2,5 = 17,294 mm
4) dnoyau = d3 = 16,933 mm
5) H = 0,866 × 2,5 = 2,165 mm
Remarque : la même méthode s'applique à tout filetage métrique ISO.
Complément : Couple de serrage
Le couple de serrage est évalué par C ≈ K × F0 × d, avec F0 = α × Re × As.
Pour la vis M8 × 60 classe 8.8 : F0 = 16396,8 N → C ≈ 25 N·m
Pour la vis M20 × 60 classe 8.8 : F0 = 109760 N → C ≈ 420 N·m
Remarque : en présence de lubrification, réduire le couple de 10 à 20 %. Pour les assemblages critiques, se référer à la méthode VDI 2230.
b) Tolérances du filetage
| Tolérances de filetage | Ecrou | Vis |
| Qualité fine | 4H-5H | 4h |
| Qualité moyenne | 6H | 6g |
| Qualité grossière | 7H | 8g |
c) Désignation du filetage
La désignation d'un filetage métrique s'écrit avec le symbole M, suivi du diamètre nominal et du pas, puis de la classe de tolérance.
Exemple : pour une vis, M8 × 1,25 - 6g ; pour un écrou, M8 × 1,25 - 6H.
B — Méthodes de Contrôle
a) Contrôle avec vérificateurs de filetage
Pour le contrôle courant des filetages de qualité moyenne réalisés sur machines-outils, on utilise des vérificateurs filetés « entre » et « n'entre pas » ainsi que des vérificateurs lisses « entre » et « n'entre pas ».
Rappel : les bagues et tampons filetés de contrôle doivent être vérifiés et étalonnés périodiquement conformément aux normes applicables, notamment la norme NF ISO 1502.
b) Contrôle du diamètre sur flancs d2
Le diamètre moyen d'une vis peut être mesuré selon deux méthodes : mesure directe au micromètre pour filetages, ou mesure indirecte au pied à coulisse ou au palmer avec piges.
b-1 Mesure directe
Fig. B1 : Micromètre pour filetages — palpeur cône 60° et vé 60° — sensibilité 0,01 mm
Le micromètre pour filetages comporte deux palpeurs amovibles. Le premier palpeur est un cône à l'angle du filet (60° pour un filetage métrique). Le second palpeur est un vé à 60°. Ce palmer donne d2 avec une sensibilité de 0,01 mm.
Fig. B2 : Palpeurs amovibles — Palmer pour filetages — Contrôle du diamètre moyen d2
b-2 Mesure indirecte (méthode des piges)
On utilise des piges (trois cylindres calibrés) de diamètre dp, puis on mesure la cote M au pied à coulisse ou au palmer afin de calculer d2.
Formule (filetage métrique 60°) : d2 = M + 0,866 × P − 3 × dp
Exemple — Vis M10 × 1,5 : dp = 0,866 mm, M mesuré = 10,459 mm
d2 = 10,459 + 1,299 − 2,598 = 9,160 mm (valeur théorique : 9,026 mm)
c) Contrôle du pas P
Le contrôle du pas P du filetage s'effectue à l'aide d'une jauge de filetage ou d'un comparateur spécial muni de deux touches sphériques s'engageant dans les filets, avec une sensibilité de 0,001 mm.
Exemple concret — Vis M10 × 1,5 :
Pas nominal : P = 1,5 mm | Mesure sur 10 filets : L = 14,997 mm
Préel = 14,997 / 10 = 1,4997 mm | ΔP = −0,0003 mm → Pièce conforme (classe 6g)
d) Contrôle du profil
Le profil peut être contrôlé à l'aide d'un projecteur de profil. On peut ainsi déterminer le diamètre sur flancs d2, le pas P et l'angle du profil.
Exemple — Vis M12 × 1,75 — classe 6g : d2 réel = 10,871 mm → ⚠️ Non conforme — Excès +0,039 mm
C — Fabrication par Roulage
Le roulage est la méthode de fabrication par déformation plastique à froid, sans enlèvement de matière.
| Type | Principe | Diamètres | Application |
|---|---|---|---|
| Plaquettes plates | 2 plaquettes en translation opposée | M2 à M52 | Production en série rapide |
| Rouleaux cylindriques | 2 ou 3 rouleaux profilés en rotation | M6 à M200+ | Goujons, tiges filetées longues |
| Segment radial | 1 rouleau fixe + 1 mobile | M6 à M100 | Pièces déjà montées |
| Molettes (3 molettes) | 3 molettes à 120° | M6 à M200+ | Goujons longues longueurs, réparation |
| Critère | Roulage | Usinage |
|---|---|---|
| Résistance à la fatigue | +50 à +75% | Standard |
| Ra fond de filet | 0.4 à 0.8 µm | 1.6 à 3.2 µm |
| Kt | 2.0–2.5 (−40%) | 3.5–4.5 |
| Fibres | Continues (déviées) | Coupées |
D — Cas Pratique : Roulage Inconel 718 / M20 × 2,5
Contexte : Goujon M20 × 2,5 en Inconel 718 pour réacteur chimique à 650°C / 80 bar.
Spécification : ASTM B637 + NACE MR0175.
- k_f = 1,5 × 1 380 = 2 070 MPa
- F_r = 49,7 kN/molette → machine ≥ 200 kN
- Couple recommandé : 750 N·m
- Vitesse : 10–30 tr/min | Passes : 3–5
- Refroidissement : huile sulfo-chlorée 15–25 L/min à 8–12 bar
- T° contact ≤ 120°C
E — FAI (First Article Inspection) — GJN-718-M20-001
Machine : Rouleuse hydraulique 3 molettes 200 kN
Opérateur : A. Talal en assistance Technique à l'opérateur et chef d'équipe | Date : 19/05/2026
| Caractéristique | Nominale | Tolérance | Moyenne mesurée | Statut |
|---|---|---|---|---|
| d nominal | 20,000 mm | −0,032/−0,212 | 19,981 | ✅ |
| d₂ sur flancs | 18,376 mm | −0,032/−0,163 | 18,358 | ✅ |
| Pas P | 2,500 mm | ±0,003 | 2,501 | ✅ |
| Hauteur filet H | 2,165 mm | ±0,050 | 2,169 | ✅ |
| Rayon fond r | 0,360 mm | ±0,020 | 0,360 | ✅ |
| Rugosité Ra | ≤ 0,8 µm | max | 0,62 | ✅ |
| Distance surface | HV0,1 | Observation |
|---|---|---|
| 0 µm | 482 HV | Zone écrouie maximale |
| 100 µm | 461 HV | Gradient décroissant |
| 300 µm | 428 HV | Transition |
| 500 µm | 405 HV | Limite zone écrouie |
| 1 000 µm | 383 HV | Cœur — dureté de base |
Micrographie MEB — Coupe axiale — Attaque Kalling N°2 — Inconel 718 roulé — Échelle : 100 µm
✅ PIÈCE VALIDÉE — Autorisation de production série
Signé : A. Talal | Approuvé : Bureau Qualité | Date : 19/05/2026
F — Normes de Calcul des Assemblages Vissés
FM = αA × (FKerf + FZ + Φ × FA) — VDI 2230
T = K × W × d — ASME PCC-1 — Séquence : 30% → 70% → 100% → 100% + re-serrage à chaud
| Taille | Couple (N·m) | Force (kN) | % Rp0.2 |
|---|---|---|---|
| M10 | 55 | 28 | 75% |
| M12 | 95 | 40 | 75% |
| M16 | 235 | 75 | 75% |
| M20 | 460 | 118 | 75% |
| M24 | 800 | 170 | 75% |
| M30 | 1600 | 275 | 75% |
| M36 | 2800 | 400 | 75% |
| M42 | 4500 | 545 | 75% |
| M48 | 6700 | 715 | 75% |
G — Filetage UNC / UNF (Unified National)
Le filetage unifié américain est défini en pouces avec le pas exprimé en TPI (Threads Per Inch). Le profil est identique au filetage ISO (angle 60°) mais les unités et les classes de tolérance diffèrent.
Fig. G1 : Profil de base du filetage Unified National (UN/UNR) — ASME B1.1 — Angle 60°, cotes en fraction de pas P
Formules Géométriques UNC/UNF
- Pas : P = 25,4 / TPI (mm) | d₂ = d − 0,6495 × P | H = 0,866 × P
- Tolérance vis : 2A / 3A | Tolérance écrou : 2B / 3B
Tableau UNC (Unified National Coarse)
| Désignation | d (pouce) | d (mm) | TPI | P (mm) | d₂ (mm) | d₁ (mm) | As (mm²) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1/4-20 UNC | 0,250" | 6,35 | 20 | 1,270 | 5,524 | 4,976 | 20,1 |
| 5/16-18 UNC | 0,3125" | 7,94 | 18 | 1,411 | 6,912 | 6,271 | 31,7 |
| 3/8-16 UNC | 0,375" | 9,525 | 16 | 1,588 | 8,306 | 7,491 | 57,0 |
| 1/2-13 UNC | 0,500" | 12,70 | 13 | 1,954 | 11,430 | 10,287 | 92,1 |
| 5/8-11 UNC | 0,625" | 15,875 | 11 | 2,309 | 14,373 | 13,046 | 144 |
| 3/4-10 UNC | 0,750" | 19,05 | 10 | 2,540 | 17,399 | 15,799 | 216 |
| 7/8-9 UNC | 0,875" | 22,225 | 9 | 2,822 | 20,391 | 18,608 | 285 |
| 1"-8 UNC | 1,000" | 25,40 | 8 | 3,175 | 23,338 | 21,334 | 370 |
| 1"1/4-7 UNC | 1,250" | 31,75 | 7 | 3,629 | 29,184 | 26,771 | 596 |
| 1"1/2-6 UNC | 1,500" | 38,10 | 6 | 4,233 | 34,953 | 32,174 | 851 |
Tableau UNF (Unified National Fine)
| Désignation | d (mm) | TPI | P (mm) | d₂ (mm) | As (mm²) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1/4-28 UNF | 6,35 | 28 | 0,907 | 5,741 | 23,9 |
| 3/8-24 UNF | 9,525 | 24 | 1,058 | 8,837 | 63,5 |
| 1/2-20 UNF | 12,70 | 20 | 1,270 | 11,889 | 105 |
| 3/4-16 UNF | 19,05 | 16 | 1,588 | 17,831 | 233 |
| 1"-12 UNF | 25,40 | 12 | 2,117 | 23,624 | 397 |
Comparaison ISO vs UNC — Équivalences
| UNC | ISO équivalent approché |
|---|---|
| 1/4-20 | M6 × 1,0 |
| 3/8-16 | M10 × 1,5 |
| 1/2-13 | M12 × 1,75 |
| 3/4-10 | M20 × 2,5 |
| 1"-8 | M24 × 3,0 |
H — Filetage Trapézoïdal Tr ISO (ISO 2904:2016)
Le filetage trapézoïdal est utilisé pour la transmission de mouvement (vérins, presses, étaux, vis de tour). Son profil en trapèze à 30° permet de transmettre des efforts axiaux importants avec autoblocage.
Symboles et Dimensions Normalisées — ISO 2904:2016
| Symbole | Définition | Formule ISO 2904:2016 |
|---|---|---|
| D, d | Diamètre extérieur (nominal) — profil de base | — |
| D₄ | Diamètre extérieur du filetage intérieur — profil nominal | d + 2aᶜ |
| D₂ / d₂ | Diamètre sur flancs (intérieur / extérieur) | d − 0,5P |
| D₁ | Diamètre intérieur du filetage intérieur | d − 2H₀ = d − P |
| d₃ | Diamètre intérieur du filetage extérieur — profil nominal | d − 2(0,5P + aᶜ) |
| H₀ = H₂ | Hauteur du filetage sur profil de base | 0,5P |
| H₄ = h₃ | Hauteur du filetage sur profil nominal | 0,5P + aᶜ |
| aᶜ | Jeu sur diamètres — profil nominal | Voir Tableau 2 |
| R₁ max | Rayon de sommet du filetage externe | 0,5 × aᶜ |
| R₂ max | Rayon de fond des filetages interne et externe | aᶜ |
| w | Largeur du plat au sommet et fond de filet | 0,366 × P |
Fig. H1 : Profil de base — Filetage Tr ISO — ISO 2904:2016 — Angle 30°
Fig. H2 : Profil nominal — Figure 2 et Tableau 2 — NF ISO 2901:2016(F)
Tableau 2 — Dimensions du profil nominal (NF ISO 2901:2016)
| Pas P (mm) | aᶜ (mm) | H₄ = h₃ (mm) | R₁ max (mm) | R₂ max (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 | 0,15 | 0,90 | 0,075 | 0,15 |
| 2 | 0,25 | 1,25 | 0,125 | 0,25 |
| 3 | 0,25 | 1,75 | 0,125 | 0,25 |
| 4 | 0,25 | 2,25 | 0,125 | 0,25 |
| 5 | 0,25 | 2,75 | 0,125 | 0,25 |
| 6 | 0,5 | 3,5 | 0,25 | 0,5 |
| 7 | 0,5 | 4,0 | 0,25 | 0,5 |
| 8 | 0,5 | 4,5 | 0,25 | 0,5 |
| 9 | 0,5 | 5,0 | 0,25 | 0,5 |
| 10 | 0,5 | 5,5 | 0,25 | 0,5 |
| 12 | 0,5 | 6,5 | 0,25 | 0,5 |
| 14 | 1 | 8,0 | 0,5 | 1 |
| 16 | 1 | 9,0 | 0,5 | 1 |
| 18 | 1 | 10,0 | 0,5 | 1 |
| 20 | 1 | 11,0 | 0,5 | 1 |
| 22 | 1 | 12,0 | 0,5 | 1 |
| 24 | 1 | 13,0 | 0,5 | 1 |
| 28 | 1 | 15,0 | 0,5 | 1 |
| 32 | 1 | 17,0 | 0,5 | 1 |
| 36 | 1 | 19,0 | 0,5 | 1 |
| 40 | 1 | 21,0 | 0,5 | 1 |
| 44 | 1 | 23,0 | 0,5 | 1 |
Désignation Tr ISO
La désignation s'écrit : Tr d × P — classe vis / classe écrou
Exemples : Tr 32 × 6 — 7e / 7H | Tr 20 × 4 — 8e / 8H (longue portée)
Références normatives : ISO 724, ISO 2904, ASME B1.1 (UNC/UNF), ASME B1.5 (ACME), VDI 2230, ASME PCC-1, EN 1591-1, ASME B16.5, ASTM A193/A193M, ASTM B637, NACE MR0175/ISO 15156, AMS 5664, AS9102, ASTM E3, ASTM E384, ASTM F606, ASTM F1941, ISO 3506, NF E25-030.