Les raccords filetés occupent une place importante dans le domaine de la raccorderie, car ils présentent des caractéristiques qui les rendent idéaux pour des montages et démontages rapides, permettant de faire face efficacement aux pannes, dysfonctionnements, opérations de maintenance, remplacements et modifications de projets.
En particulier, parmi les filetages les plus utilisés, surtout dans le domaine de l’hydraulique, on trouve les filetages GAS et les filetages NPT. À la base de leurs différences se trouve, comme c’est souvent le cas dans le monde de la mécanique et des normes en vigueur, un usage lié à la zone géographique du fabricant et de l’utilisateur. En effet, les filetages GAS sont les plus utilisés à l’échelle mondiale, tandis qu’aux États-Unis et au Canada, le filetage NPT est plus répandu et davantage utilisé pour la fabrication de raccords filetés. Cette répartition géographique n’est pas surprenante : il suffit de penser aux nombreuses normes qui diffèrent entre l’Europe (et plus généralement les autres continents) et l’Amérique du Nord.
Un aspect fondamental de ces types de filetages concerne l’unité de mesure : le système métrique classique n’est pas utilisé, la désignation étant faite en pouces.
Filetage GAS
Le filetage GAS est le plus utilisé pour l’assemblage de tuyauteries et de raccords hydrauliques ; il peut être soit cylindrique, soit conique.
- Filetage GAS cylindrique : également défini comme « non étanche sur le filet », il est réglementé au niveau mondial par la norme ISO 228-1. L’étanchéité n’est pas générée par la forme des filetages mâle et femelle (tous deux cylindriques et donc non adaptés à créer une interférence), mais par l’interposition d’un matériau d’étanchéité approprié garantissant que le fluide transporté ne s’échappe pas, évitant ainsi pertes, désagréments et dysfonctionnements.
- Filetage GAS conique : également défini comme « étanche sur le filet », il est réglementé par la norme EN 10226-1. Dans ce cas, le filet mâle est conique tandis que le filet femelle est cylindrique : l’interférence entre les deux assure l’étanchéité, sans nécessiter de matériaux supplémentaires, même si, dans la pratique, des joints sont toujours ajoutés afin d’augmenter le niveau de sécurité et de réduire au minimum les inconvénients.
Quel que soit le type, le filetage GAS est un filetage Whitworth à pas très fin et, en tant que tel, il est caractérisé par un angle au sommet du filet de 55° (et non 60° comme le filetage métrique classique).
Filetage NPT
Le filetage NPT (National Pipe Thread) représente la norme américaine conforme à l’AISI B1.20.1 et constitue le deuxième type de filetage le plus utilisé dans le domaine de la raccorderie hydraulique. Par rapport au filetage GAS, il présente un angle de filet de 60°, ce qui détermine un pas plus gros (c’est-à-dire un nombre de filets par pouce inférieur). Une autre caractéristique importante est que ce type de filetage est uniquement conique, sans version cylindrique ; il garantit donc généralement une meilleure étanchéité, même si l’utilisation de joints reste recommandée.
Paramètres caractéristiques des filetages
Les filetages, comme on l’a vu, peuvent être de différents types en fonction de l’angle du filet et de leurs caractéristiques structurelles. Qu’il s’agisse de filetages GAS, NPT ou de tout autre type (comme les filetages métriques, les plus répandus au niveau mondial dans le domaine industriel), il existe des différences importantes basées sur les paramètres qui définissent leurs angles, dimensions et hélices. Les principales variables sont :
- Angle du filet : il caractérise le filet et sa forme, influençant fortement les caractéristiques mécaniques et d’assemblage.
- Hauteur H : hauteur du triangle générateur du filetage.
- Diamètre extérieur : correspond au diamètre des sommets des filets pour la vis et au diamètre mesuré au fond des filets pour l’écrou.
- Diamètre nominal : diamètre utilisé pour la désignation du filetage.
- Diamètre de noyau (ou mineur) : opposé au diamètre extérieur.
- Diamètre moyen : représente le diamètre moyen de la vis ou de l’écrou.
- Pas : distance entre deux sommets ou deux fonds consécutifs d’un filetage. On distingue notamment le pas fin et le pas gros.
- Nombre de tours : nombre de rotations de la vis.
- Nombre de départs : nombre de filets distincts présents sur une vis afin d’augmenter le pas tout en conservant une section résistante suffisante du noyau.
- Sens de rotation : le filetage peut être à droite ou à gauche selon le sens de vissage lors du montage.
Lors de la phase de conception et de sélection des assemblages, il est essentiel d’évaluer tous ces paramètres afin d’effectuer un choix éclairé, minimisant les risques de rupture en service et garantissant une longue durée de vie de l’assemblage, tout en évitant des défaillances dangereuses pour les structures et les installations. Comme pour tous les types de filetages, les filetages GAS et NPT sont également soumis à ce processus décisionnel, en association avec les calculs structurels, toujours déterminants dans un projet.
Procédés de fabrication des filetages
Afin de respecter les normes en vigueur, les filetages doivent être réalisés à l’aide de technologies de production garantissant leur conformité aux exigences de qualité. Parmi les principaux procédés, on peut citer :
- Le tournage : procédé d’usinage par enlèvement de copeaux dans lequel la pièce à usiner, en l’occurrence la vis, tourne tandis que l’outil se déplace de manière rectiligne et enlève de la matière. La vitesse de rotation, les angles de coupe de l’outil et l’avance sont des paramètres fondamentaux.
- Le fraisage : qu’il soit conique ou cylindrique, il s’agit d’un usinage par enlèvement de copeaux dans lequel l’outil effectue un mouvement de rotation et de translation pour façonner la matière. Les vitesses de rotation et d’avance, ainsi que la géométrie et le matériau de l’outil, sont déterminants.
- Le taraudage : usinage par enlèvement de copeaux réalisé à l’aide d’un outil appelé « taraud », chargé de créer le filetage. La forme et les dimensions du taraud sont essentielles pour obtenir la morphologie requise.
- Le roulage de filets : contrairement aux procédés précédents, il s’agit d’un procédé de déformation plastique. Il n’y a pas d’enlèvement de matière et la surface obtenue est plus résistante aux contraintes grâce à l’écrouissage du matériau.
Filetage et acier inoxydable : précautions et recommandations
Les composants en acier inoxydable, tels que les raccords, sont souvent munis de filetages, GAS ou NPT, nécessaires à leur assemblage avec d’autres composants dans des ensembles complexes. La réalisation d’un filetage nécessite toutefois certaines précautions. Pour un travail conforme aux règles de l’art, il convient de prendre en compte certains phénomènes se produisant lors des opérations décrites précédemment.
Le principal phénomène à considérer est l’écrouissage. L’utilisation de paramètres inadaptés, tels qu’une vitesse de coupe excessive, peut entraîner un glissement sur la surface au lieu d’une coupe effective. Cela provoque un échauffement et un durcissement superficiel de l’acier, générant des difficultés lors des passes suivantes.
Les principaux effets sont :
- Augmentation des temps d’usinage : le durcissement superficiel nécessite plus de temps pour enlever la matière.
- Usure accrue des outils : l’augmentation de la dureté de l’acier accroît les phénomènes tribologiques entre l’outil et le métal, réduisant la durée de vie de l’outil.
- Impact économique plus élevé : l’augmentation des temps et de la consommation d’outils entraîne des coûts plus importants, en particulier pour les productions en série.
Avantages et bénéfices de l’utilisation des filetages GAS
Les filetages GAS figurent parmi les plus courants, avec les filetages métriques, dans les applications de construction, mais ils sont surtout privilégiés pour le raccordement de tuyaux et de composants hydrauliques. Cette préférence s’explique par leurs caractéristiques, qui les rendent particulièrement adaptés aux applications où l’étanchéité des fluides est essentielle et où les risques de fuite peuvent entraîner des dysfonctionnements importants ou des dangers pour la sécurité des personnes et des environnements avoisinants.
Parmi les principales caractéristiques, on trouve :
- Étanchéité parfaite : des assemblages très serrés qui minimisent les fuites de fluide.
- Sécurité : ce type de raccord est utilisé dans des applications critiques et fonctionne parfaitement même dans des installations sous pression.
- Résistance : avec l’ajout de joints, les filetages GAS peuvent supporter des charges importantes sans perte de fonctionnalité.
- Polyvalence : disponibles en versions conique et cylindrique, ils s’adaptent à de nombreuses situations et applications.
Pour toutes ces raisons, les filetages GAS sont largement utilisés dans le domaine de l’hydraulique, où une perte d’étanchéité peut entraîner une diminution du débit et le dysfonctionnement de systèmes entiers.
