Conception du Fil

Conception de filets

Boulons à filetage long.

Figure 1 : Boulons à filetage long.

Les filetages sont l'une des méthodes les plus courantes pour assembler les tuyaux et les raccords. Les raccords filetés varient en termes de conception et peuvent s'adapter à une variété de tailles et de formes différentes. Les raccords filetés sont étanches et offrent un support mécanique contre la gravité. Lisez notre article sur les jeux de tarauds et de filières pour créer un filetage personnalisé.

Spécifications de conception des filets

Un filetage est un coin enroulé autour d'une forme cylindrique ou conique, fournissant un joint en s'accouplant à un autre filetage. Les fils ont de nombreuses tailles et formes pour répondre à différents besoins. Il est important d'assurer la compatibilité des filetages et une bonne étanchéité pour obtenir un joint fiable. Les fils sont identifiés par leurs caractéristiques de conception. Lors de la sélection d'un produit comportant des filetages, il est important de comprendre quelques spécifications relatives aux filetages :

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Filetages mâle et femelle

Tous les raccords à filetage correspondant consistent en un type de filetage mâle (externe) et un type de filetage femelle (interne). Dans une connexion donnée, les filetages doivent avoir les mêmes caractéristiques de conception pour garantir une étanchéité et/ou des performances mécaniques adéquates. En général, les raccords filetés des vannes sont femelles, comme le montre la figure 2 à droite.

Filetage interne et externe : Un raccord à mamelon hexagonal (à gauche) et une électrovanne (à droite)

Figure 2 : Filetage interne ou externe : Un raccord à mamelon hexagonal (à gauche) et une électrovanne (à droite)

Filetages à droite et à gauche

La partie hélice (ou spirale) d'un fil peut être soit à droite, soit à gauche. La plupart des fils sont droitiers et suivent la règle de la poignée droite. Cette règle stipule que lorsqu'un fil est engagé dans une connexion, il se déplace vers le haut lorsqu'il est tourné vers la main droite. Les lettres "LH" dans une spécification de filetage désignent un filetage pour gauchers, que l'on tourne dans le sens de la main gauche pour faire monter le filetage. La figure 3 montre les différences ainsi que la règle de droite.

La main dans les fils : droitier (A) et gaucher (B)

Figure 2 : La main dans les fils : droitier (A) et gaucher (B)

Taper

L'hélice d'un fil s'enroule autour d'une tige conique ou cylindrique. Un filet sur une tige conique, comme on le voit à gauche de la figure 4, crée un filet conique. Un fil sur une forme cylindrique, comme on le voit à droite de la figure 4, crée un fil droit ou parallèle. L'angle de conicité est l'angle entre la forme conique et la ligne centrale du tuyau.

Un raccord à filetage conique crée une étanchéité par compression et déformation des filets mâle et femelle l'un dans l'autre. En revanche, les filetages droits ne créent pas de joint étanche sur les filets et sont souvent scellés par des joints toriques ou des joints d'étanchéité.

Un filetage mâle droit à diamètre principal constant (à gauche) et un filetage mâle conique à diamètre principal variable (à droite).

Figure 4 : Un filetage mâle droit à diamètre principal constant (à gauche) et un filetage mâle conique à diamètre principal variable (à droite).

Diamètre

Le diamètre principal d'un filet (figure 5, repère E) est le plus grand des deux diamètres extrêmes du profil du filet. Pour les filetages extérieurs, le diamètre principal est le diamètre de crête à crête dans l'axe du filetage. Pour les filetages intérieurs, le diamètre principal est celui de la racine à la racine. Pour les deux types de filets, le diamètre mineur (figure 5 étiquetée C) est opposé : externe, racine à racine, et interne, crête à crête. La profondeur d'un filet (figure 5 étiquetée F) est la différence entre le diamètre majeur et le diamètre mineur. Le diamètre primitif (Figure 5 étiqueté D) est mesuré à partir d'une ligne qui coupe les flancs d'un filet et se trouve à mi-chemin entre le diamètre majeur et le diamètre mineur.

Dimensions du filetage : pas (A), angle de flanc (B), diamètre mineur (C), diamètre primitif (D), diamètre majeur (E), profondeur (F), crête (G) et gorge (H).

Figure 5 : Dimensions du filetage : pas (A), angle de flanc (B), diamètre mineur (C), diamètre primitif (D), diamètre majeur (E), profondeur (F), crête (G) et gorge (H).

Angle

L'angle de filetage, ou angle de flanc, (figure 5 étiquetée B) est l'angle entre les flancs du filetage. Les angles de filetage les plus couramment utilisés sont 60° et 55°.

Pas et filets par pouce (TPI)

Le pas (figure 5 étiquetée A) est la distance entre les crêtes de deux fils consécutifs. Les filets par pouce (TPI) sont la réciproque du pas. Par exemple, un filetage avec un TPI de 12 a un pas d'un pouce. Alors que le TPI décrit les filetages impériaux, le pas est souvent utilisé pour les filetages métriques et est donné en mm.

Début des travaux

Le nombre de départs d'un fil détermine le nombre de crêtes enroulées autour de lui pour créer le fil. Le nombre de départs détermine le nombre de filets qu'une vis déplace lorsqu'elle est tournée de 360°. Les filetages à un filet sont les filetages de tuyaux les plus courants. La figure 6 est codée en couleur pour montrer la différence de nombre de crêtes par départ.

Nombre de départs dans un fil, de un à quatre, de gauche à droite.

Figure 6 : Nombre de départs dans un fil, de un à quatre, de gauche à droite.

Formulaire

La section transversale d'un fil est appelée sa forme. Les fils peuvent être triangulaires, carrés, trapézoïdaux ou d'autres formes (figure 7). Les fils de forme triangulaire sont également appelés fils en V. Bien que les fils en V soient représentés comme étant triangulaires, dans la pratique, la pointe et la rainure du fil ne peuvent avoir une arête parfaitement nette et sont donc tronquées (coupées court) à des degrés divers. Un fil en V aigu est un fil dont les pointes des triangles ne sont pas tronquées.

Types de filetages : ACME, filetage national (N), British Standard Whitworth (BSW), BUTTRESS, métrique (M), V vif (V), carré (SQ) et national unifié (UN).

Figure 7 : Types de fils : ACME, National Thread (N), British Standard Whitworth (BSW), BUTTRESS, Metric (M), Sharp V (V), Square (SQ) et Unified National (UN).

Étanchéité d'un raccord fileté

Lorsque l'on raccorde deux filetages, il est essentiel de tenir compte du joint hydraulique qu'ils vont créer. Les filetages parallèles et coniques peuvent être combinés pour créer deux types de connexions : les filetages de jonction et les filetages à vis longue (fixation).

Filets d'assemblage

Ruban d'étanchéité pour filets utilisé pour une meilleure étanchéité des filets d'assemblage.

Figure 8 : Ruban d'étanchéité pour filets utilisé pour une meilleure étanchéité des filets d'assemblage.

Un raccord fileté à joint crée une étanchéité à la pression en comprimant les filets ensemble. Pour cela, les filetages mâles coniques sont couplés à des filetages femelles parallèles ou coniques. Dans ce type de joint, un joint positif est créé en déformant les filets l'un dans l'autre par un serrage à la clé pour assurer un couple correct. Cela signifie qu'un montage et un démontage répétés peuvent déformer les filets. Il est donc essentiel de vérifier que ce type de joint ne présente aucune fuite ni aucun dommage sur les filets.

Un revêtement d'étanchéité ou un composé de jointoiement sur les filets, tel qu'un ruban d'étanchéité pour filets ou un mastic pour tuyaux, est souvent utilisé dans ce type de raccordement (figure 8). Lors de l'utilisation de la bande d'étanchéité, seuls deux tours d'étanchéité sont nécessaires. Veuillez noter qu'un joint torique ne peut pas être utilisé avec un filetage mâle conique car il ne permettra pas de serrer complètement les filets. Certains filetages précis sont appelés "dry fit" ou "dry seal" et ne nécessitent pas de matériau d'étanchéité. Dans ces joints, l'étanchéité à la pression est uniquement créée par la compression des filets et est particulièrement utilisée pour créer un joint étanche aux gaz ou lorsque le produit d'étanchéité pourrait contaminer ou réagir avec le milieu (par exemple, l'oxygène).

Les filetages des joints peuvent être sujets à des fuites lors du serrage et du desserrage pendant la réparation ou l'assemblage. Lorsqu'un filetage mâle conique est serré sur un filetage femelle parallèle, l'étanchéité ne se fait qu'à la base de l'orifice femelle à 1-2 filets en raison de la différence de conicité. Cela signifie que la zone où la crête du filet mâle et la racine du filet femelle se rencontrent peut former un chemin de fuite en spirale. C'est notamment le cas des raccords BSPT. Les filetages BSPT sont généralement utilisés pour les applications à basse pression et ne sont pas recommandés pour les systèmes à moyenne ou haute pression. Ce problème peut être résolu si les filetages mâle et femelle sont coniques (par exemple, les raccords NPT).

Le filetage mâle du bas (A) est BSPT, et le filetage femelle du haut (B) est BSPP.

Figure 9 : Le filetage mâle du bas (A) est BSPT, et le filetage femelle du haut (B) est BSPP.

Vis à tête longue ou filets de fixation

Dans ce type de joint, un joint fiable est créé par la compression d'un matériau souple (un joint torique ou une rondelle) ou d'un joint plat entre l'épaulement du tuyau mâle et la surface intérieure du filetage femelle.

Joint torique sur un filetage mâle

Figure 10 : Joint torique sur un filetage mâle

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