Dimensions du filetage 1/2-20 UNF

Le filetage 1/2-20 UNF occupe une place particulière dans la visserie impériale : très courant en hydraulique, en automobile et en instrumentation, il combine compacité, précision et bonne résistance mécanique. Si vous travaillez sur des équipements anglo-saxons, vous tombez tôt ou tard sur ce pas fin en pouces. Bien le comprendre vous aide à éviter les incompatibilités de montage, les fuites sur raccords, ou les arrachements de filets lors du serrage. Au-delà du simple “1/2 pouce – 20 filets par pouce”, ce standard cache une géométrie normalisée, des classes de tolérance, des couples de serrage et des règles d’usinage très précises. Tout l’enjeu est de transformer cette désignation en paramètres concrets exploitables sur tour, en contrôle métrologique ou lors de la conception d’un assemblage critique.

Définition normalisée du filetage 1/2-20 UNF selon l’ASME B1.1

Interprétation détaillée de la désignation 1/2-20 UNF (diamètre, pas, série fine)

La désignation 1/2-20 UNF se lit de façon systématique. Le 1/2 correspond au diamètre nominal extérieur de la vis, soit 0,5″ = 12,7 mm. Le 20 indique le nombre de filets par pouce (20 TPI – Threads Per Inch), ce qui donne un pas de 0,0500″ soit 1,27 mm. Le suffixe UNF signifie Unified National Fine, c’est-à-dire la série de filetages fins unifiés définie par la norme ASME/ANSI B1.1. Par opposition, UNC désigne la série gros pas. Pour un même diamètre 1/2″, la série fine 1/2-20 UNF présente donc plus de filets par unité de longueur que le 1/2-13 UNC. Cette densité de filets améliore la précision de réglage et la tenue en vibration, au prix d’une plus grande sensibilité à la pollution et aux détériorations de crête.

Paramètres géométriques normalisés : diamètre majeur, mineur et primitif du 1/2-20 UNF

La géométrie d’un filetage UNF est définie par un profil en V à 60°. Pour le 1/2-20 UNF, la norme donne des valeurs de base très utilisées en contrôle :

Ces valeurs peuvent légèrement varier selon la classe de tolérance (1A, 2A, 3A pour les vis). Le diamètre primitif (pitch diameter) reste la référence fonctionnelle pour le jeu d’assemblage et le contrôle par méthode des trois fils. Le diamètre mineur, lui, conditionne la section résistante du boulon et donc la résistance à la traction et à la fatigue.

Classe de tolérance 2A / 2B et ajustements pour filetage 1/2-20 UNF

Les filetages UNF utilisent un système de classes d’ajustement. Pour les filets externes, les classes 1A, 2A et 3A définissent un jeu croissant à décroissant, 1A étant le plus libre et 3A le plus serré. Pour les écrous, les classes 1B, 2B et 3B jouent le même rôle. En production générale, le 1/2-20 UNF est le plus souvent fabriqué en 2A pour les vis et 2B pour les écrous. Cette combinaison offre un compromis idéal entre montage aisé, interchangeabilité et précision. Pour des montages de précision (instrumentation, aéronautique), la classe 3A/3B est parfois choisie, au prix d’exigences d’usinage et de contrôle nettement plus strictes, notamment sur le diamètre primitif et la rugosité des flancs.

Pour un assemblage standard 1/2-20 UNF, la combinaison 2A / 2B est considérée comme la référence industrielle pour garantir l’interchangeabilité des composants selon l’ASME B1.1.

Comparaison 1/2-20 UNF avec 1/2-13 UNC et m12x1,5 ISO métrique

Comparer le 1/2-20 UNF à d’autres standards permet de mieux comprendre sa position. Le 1/2-13 UNC présente un diamètre nominal identique (12,7 mm) mais seulement 13 TPI, soit un pas d’environ 1,96 mm. Le 1/2-20 UNF offre donc environ 50 % de filets supplémentaires par unité de longueur, ce qui augmente la surface de contact et améliore la tenue en vibration. Face à un M12x1,5 ISO métrique, les diamètres sont proches (12,7 mm contre 12 mm), tout comme le pas (1,27 mm contre 1,5 mm). Ces similitudes créent un risque élevé de confusion. Un M12x1,5 visé dans un taraudage 1/2-20 UNF peut sembler accrocher sur quelques tours avant d’endommager irrémédiablement les filets. Pour vous, la règle doit être claire : jamais de mélange entre systèmes impérial et métrique sans identification et contrôle rigoureux.

Dimensions géométriques détaillées du filetage 1/2-20 UNF

Calcul du pas (pitch) 20 TPI et conversion en millimètres (0,0500” / 1,27 mm)

Un filetage 20 TPI signifie 20 filets par pouce. La relation est simple : Pitch (") = 1 / TPI. Pour le 1/2-20 UNF, cela donne 1 / 20 = 0,0500″, soit 1,27 mm après conversion (multiplication par 25,4). Ce pas de 1,27 mm est plus fin que le pas standard métrique M12 (1,75 mm) et même que le pas fin M12x1,5. Dans la pratique, cela se traduit par un serrage plus progressif : chaque tour rapproche les pièces de 1,27 mm seulement. Pour un raccord hydraulique ou un purgeur de frein, cette finesse vous aide à ajuster précisément la position et le couple sans “sauts” brusques.

Hauteur de filet théorique et profils d’angle à 60° du 1/2-20 UNF

Le profil UNF est un profil en V à 60° similaire au profil métrique ISO. La hauteur de filet théorique (H) pour un angle de 60° se calcule par la formule H = 0,866 · P, soit environ 1,10 mm pour un pas de 1,27 mm. La norme enlève ensuite des parties de crête et de fond pour éviter les concentrations de contraintes et faciliter la lubrification. Le profil réel présente donc des crêtes légèrement tronquées et des fonds arrondis ou plats selon la méthode d’usinage. Cette géométrie est déterminante pour la résistance en fatigue : un fond trop aigu augmente fortement le risque de rupture sous charge alternée, surtout sur des boulons en classe haute (10.9 ou 12.9).

Tableau des diamètres (maxi/mini) pour vis 1/2-20 UNF (classes 1A, 2A, 3A)

Les diamètres maximum et minimum d’une vis 1/2-20 UNF dépendent de la classe. À titre indicatif (données typiques issues de tableaux standards) :

Plus la classe est élevée, plus l’écart entre diamètre majeur maximum et minimum se resserre. Pour vous, cela signifie une exigence accrue sur la stabilité de process : outils plus précis, contrôles plus fréquents, meilleure maîtrise des déformations de filetage au roulage ou à la coupe.

Tableau des diamètres (maxi/mini) pour écrou 1/2-20 UNF (classes 1B, 2B, 3B)

Pour les taraudages 1/2-20 UNF (écrous ou pièces femelles), les diamètres internes sont légèrement supérieurs au diamètre primitif de la vis pour garantir le jeu fonctionnel :

En classe 2B, typiquement, le diamètre primitif mini de l’écrou est d’environ 0,468″ et le maxi autour de 0,474″. Le diamètre mineur interne (fond de filet de l’écrou) est voisin de 0,446 à 0,452″. En classe 3B, ces plages se resserrent d’environ 30 à 40 % selon les gammes, ce qui impose un taraudage parfaitement maîtrisé et un contrôle systématique par tampon GO/NO-GO. Sur des séries de raccords hydrauliques haute pression, ce contrôle serré évite les jeux excessifs qui dégradent l’étanchéité à long terme.

Longueur d’engagement recommandée et résistance au cisaillement des filets 1/2-20 UNF

La résistance au cisaillement des filets dépend fortement de la longueur d’engagement. Une règle pratique couramment admise indique qu’une longueur égale à 1 à 1,5 fois le diamètre de la vis suffit pour atteindre la pleine résistance du boulon, à condition que le matériau taraudé soit au moins aussi résistant que celui de la vis. Pour un 1/2-20 UNF, cela conduit à une longueur de prise de filetage recommandée comprise entre 12,7 et 19 mm. Des études récentes sur la fatigue des assemblages filetés montrent qu’environ 70 à 80 % de la charge axiale est reprise par les 3 à 4 premiers filets en entrée. Vous avez donc tout intérêt à soigner particulièrement l’état de surface et la géométrie sur cette zone critique.

Une longueur d’engagement d’au moins un diamètre constitue un minimum réaliste pour exploiter pleinement la capacité de charge d’un filetage 1/2-20 UNF dans des conditions industrielles.

Applications industrielles typiques du filetage 1/2-20 UNF

Raccords hydrauliques et pneumatiques : exemples parker, swagelok, SMC

Le filetage 1/2-20 UNF est très utilisé sur les raccords hydrauliques et pneumatiques de type port UNF ou O-ring boss. De nombreux constructeurs américains ou internationaux (Parker, Swagelok, Eaton, SMC…) proposent des gammes complètes de raccords droits, coudés ou en T basés sur cette dimension. Ce choix n’est pas anodin : le pas fin de 1,27 mm permet un réglage précis du couple au serrage de joints toriques, tout en offrant une surface de contact suffisante pour résister à des pressions supérieures à 300 bar sur certains montages. Si vous concevez un bloc hydraulique destiné au marché nord-américain, intégrer des ports 1/2-20 UNF standardisés facilite grandement la compatibilité avec ces gammes de raccords et limite les adaptations coûteuses.

Filetage 1/2-20 UNF dans l’automobile : purgeurs de frein, capteurs et raccords de durites

Dans l’automobile, le 1/2-20 UNF apparaît fréquemment sur des purgeurs de frein, des raccords de durites de carburant et certains capteurs (pression d’huile, de carburant, de freinage). Le pas fin aide à obtenir une bonne étanchéité avec un couple de serrage modéré, compatible avec des corps en aluminium ou en laiton. Cette dimension reste très présente sur les véhicules d’origine américaine et sur une partie du parc ancien. Si vous intervenez en maintenance ou en retrofit, identifier correctement un 1/2-20 UNF évite de monter par erreur un raccord en M12x1,5 qui pourrait provoquer micro-fuites, arrachement de filets ou rupture en service.

Utilisation en aéronautique et défense : composants AN et MS standardisés

Dans l’aéronautique et la défense, la série UNF est largement utilisée sur les composants standards AN, MS ou NAS, en complément des profils UNJ à rayon de fond optimisé. Le 1/2-20 UNF apparaît sur des raccords de circuits carburant, des accouplements de commandes et des attaches structurales secondaires. Dans ces secteurs, la traçabilité et la cohérence dimensionnelle sont essentielles : chaque écrou 1/2-20 UNF 3B doit être parfaitement compatible avec n’importe quel boulon 1/2-20 UNF 3A issu d’un autre lot, tout en respectant des exigences de fatigue et de corrosion très strictes. Pour vous, cela signifie partir impérativement des valeurs normalisées et intégrer les marges de sécurité adéquates dès la conception.

Montages de précision en instrumentation : manomètres, capteurs de pression, débitmètres

En instrumentation industrielle, le 1/2-20 UNF est fréquemment retenu pour le montage de manomètres, transducteurs de pression et débitmètres compacts. Ce type d’équipement exige un filetage fiable, capable d’assurer une étanchéité durable sous pression, tout en restant démontable pour la maintenance. Le pas fin permet de positionner avec précision un capteur orientable, par exemple face à un opérateur, sans sacrifier la pression de contact sur le joint. Pour vous, choisir le 1/2-20 UNF plutôt qu’un pas plus grossier facilite la calibration en ligne, la répétabilité de montage et la réduction des risques de desserrage sous vibrations modérées.

Méthodes d’usinage du filetage 1/2-20 UNF sur tour et CNC

Choix des tarauds 1/2-20 UNF (ébaucheur, intermédiaire, finisseur) et matériaux d’outil

Pour le taraudage 1/2-20 UNF, un jeu de trois tarauds main (ébaucheur, intermédiaire, finisseur) reste une solution fiable pour les ateliers de maintenance ou de petite série. En production, les tarauds machine en HSS ou HSS-E avec entrée gun ou hélicoïdale sont privilégiés. Un taraud HSS standard convient pour des aciers de construction jusqu’à 750 N/mm², des alliages cuivreux et des matières plastiques techniques comme le POM ou le PVC. En revanche, pour des aciers alliés traités ou des inox 316, un taraud HSS-E ou revêtu TiN, TiCN ou TiAlN offre une durée de vie souvent 2 à 3 fois supérieure et une meilleure sécurité contre la casse à fond de trou.

Filetage au tour conventionnel : réglage des pas, plaquettes ISO 16ER/16IR UNF

Sur tour conventionnel, la réalisation d’un filetage 1/2-20 UNF passe par le réglage de la boîte d’avances sur 20 TPI et l’utilisation d’un outil à profil UNF. Des plaquettes de type 16ER UNF (filet externe) ou 16IR UNF (filet interne) garantissent le respect du profil normalisé à 60°, avec troncatures correctes. Pour un long-filet sur tige, il est conseillé de travailler avec plusieurs passes de plus en plus profondes, en réduisant la profondeur sur les dernières passes de finition afin de limiter les bavures et l’échauffement. Une vitesse de coupe modérée (15 à 25 m/min pour un acier standard) et un bon arrosage à l’huile entière améliorent nettement l’état de surface et la stabilité du pas.

Stratégies de filetage CNC : cycles G76, G92, compensation d’outil et vitesses de coupe

Sur tour CNC, les cycles de filetage dédiés comme G76 (cycle multiple) ou G92 (simple pas) permettent de programmer précisément un 1/2-20 UNF. Vous définissez le pas en mm (1,27) ou en TPI selon la machine, la profondeur de passe initiale, le nombre de passes et le rayon de fond si l’outil le permet. Une vitesse de coupe de 60 à 120 m/min est courante avec des plaquettes carbure modernes, selon la nuance et le matériau usiné. La compensation d’outil en rayon et l’ajustement fin de la profondeur finale s’effectuent souvent à partir de mesures au tampon ou à la méthode des trois fils pour atteindre la classe 2A ou 3A souhaitée sans surcoupe.

Préparation du trou de perçage pour taraudage 1/2-20 UNF (Ø de perçage et tolérances H7)

La préparation du trou est une étape clé. Pour un 1/2-20 UNF, la plupart des tableaux de perçage recommandent un diamètre de pré-perçage d’environ 11,4 mm (soit 0,449″), ce qui correspond au diamètre du taraudage avant formation des filets. Un alésage à tolérance H7 est souvent utilisé en production pour garantir la circularité et la rectitude, en particulier sur des pièces de forte épaisseur ou avec exigences d’étanchéité. Si vous réalisez le perçage en une seule opération sans alésage, une bonne géométrie d’outil et un bridage rigide restent indispensables pour éviter l’ovalisation et le “serrage” du taraud.

Lubrification, évacuation du copeau et prévention de l’arrachement dans les aciers alliés

Les aciers alliés et les inox sont propices à l’arrachement de filets lors du taraudage 1/2-20 UNF. Une lubrification abondante avec une huile de coupe adaptée limite la friction et la soudure à froid. Dans les trous borgnes, un taraud à goujures hélicoïdales vers le haut permet une meilleure évacuation des copeaux, réduisant le risque de coincement et de casse. Dans les trous débouchants, un taraud gun pousse au contraire le copeau vers l’avant. Adapter votre stratégie de lubrification et de brisure du copeau à la profondeur de taraudage, au matériau et au type de taraud fait souvent la différence entre un process stable et une succession de tarauds cassés.

Contrôle métrologique et jauges pour filetage 1/2-20 UNF

Utilisation des tampons bague GO / NO-GO pour 1/2-20 UNF 2B

Le contrôle dimensionnel le plus courant pour un taraudage 1/2-20 UNF 2B repose sur l’utilisation de tampons GO et NO-GO. Le tampon GO doit visser sur toute la longueur utile sans effort excessif, tandis que le NO-GO ne doit pas pénétrer au-delà de deux tours au maximum. Ce test simple vérifie à la fois le diamètre primitif, la forme des flancs et la conicité éventuelle du taraudage. Sur des productions critiques (hydraulique haute pression, aéronautique), un contrôle 100 % des taraudages est fréquent, au moins sur les premiers lots de qualification ou lors d’un changement d’outil.

Mesure du diamètre primitif par méthode des trois fils sur 1/2-20 UNF

La méthode des trois fils reste la référence pour mesurer le diamètre primitif d’un filetage 1/2-20 UNF usiné sur tige. Trois fils calibrés de diamètre approprié sont placés dans les gorges du filet, et une mesure au micromètre permet d’en déduire le diamètre primitif à partir de formules normalisées. Cette méthode offre une incertitude de l’ordre de quelques microns, suffisante pour valider une classe 3A sur un axe critique. Pour vous, l’intérêt de cette méthode tient surtout à sa robustesse : pas besoin de réaliser un calibre spécial, uniquement d’utiliser un jeu de fils adapté au pas 20 TPI.

Contrôle dimensionnel automatique sur machine à mesurer tridimensionnelle (MMT)

Dans un contexte de production série, de plus en plus d’ateliers intègrent le contrôle des filetages 1/2-20 UNF sur MMT (machine à mesurer tridimensionnelle). La tête de mesure palpe plusieurs points sur les flancs des filets, reconstruit le diamètre primitif, la conicité et même les éventuelles déformations locales. Ce contrôle automatique permet de corréler directement les écarts géométriques aux paramètres d’usinage et de corriger rapidement un décalage de compensation d’outil ou un usure de plaquette. Sur des lignes modernes, certains constructeurs vont jusqu’à coupler ces mesures à un retour automatique de correction vers la CN.

Analyse de rugosité et de forme du profil de filet au projecteur de profil

Pour des applications sensibles à la fatigue ou à l’étanchéité, l’analyse du profil de filet 1/2-20 UNF au projecteur de profil ou au microscope numérique devient indispensable. Vous pouvez vérifier précisément l’angle de 60°, la troncature des crêtes, le rayon de fond et la qualité de surface. Une rugosité Ra trop élevée sur les flancs et le fond de filet favorise les amorces de fissures en fatigue, surtout sur des pièces soumises à des cycles de pression élevés. Des campagnes d’essais ont montré que l’optimisation de l’état de surface peut augmenter la durée de vie en fatigue de plus de 30 % pour un même couple de serrage.

Gestion des certificats de conformité et traçabilité selon ISO 9001 pour pièces filetées 1/2-20 UNF

Dans un environnement certifié ISO 9001 ou EN 9100, la traçabilité des pièces filetées 1/2-20 UNF est un impératif. Chaque lot de vis ou d’écrous doit être associé à des certificats matière, des rapports de contrôle dimensionnel (GO/NO-GO, mesure de diamètre primitif) et parfois à des PV d’essais mécaniques. Cette documentation facilite l’analyse en cas de non-conformité ou d’incident en service. Pour vous, mettre en place des gammes de contrôle et des enregistrements standardisés dès la phase de prototypage réduit très fortement le risque de blocage en audit client ou de rappel de série coûteux.

Choix des matériaux, traitements et couples de serrage pour filetage 1/2-20 UNF

Acier, inox 304/316, laiton, aluminium 6061-T6 : incidence sur la tenue mécanique

Le comportement d’un assemblage 1/2-20 UNF dépend fortement des matériaux choisis. Un boulon en acier classe 8.8 dans un taraudage acier doux supportera des contraintes de traction élevées, mais sera plus sensible à la corrosion qu’un équivalent inox. Un filetage taillé dans un aluminium 6061-T6 offre une bonne légèreté, mais sa résistance au cisaillement reste inférieure de 30 à 50 % à celle d’un acier de construction moyen. Pour un raccord démontable fréquemment, un taraudage en laiton ou en bronze dans un corps en acier constitue souvent un bon compromis : friction modérée, faible grippage, excellente usinabilité.

Traitements thermiques et revêtements (zinguage, phosphate, cadmiage) pour vis 1/2-20 UNF

Les vis 1/2-20 UNF reçoivent fréquemment des traitements thermiques (trempe et revenu) pour atteindre des classes de résistance 10.9 ou 12.9, puis des revêtements comme le zinguage électrolytique, le phosphatage ou des couches organo-minérales. Un zinguage standard de 8 à 12 µm offre une résistance au brouillard salin de l’ordre de 120 à 240 heures, tandis que des systèmes plus avancés (zinc-flake) dépassent souvent 480 heures. En aéronautique et défense, le cadmiage historique recule au profit de solutions sans cadmium, en raison des contraintes environnementales. Pour vous, le choix du revêtement doit toujours être mis en regard du couple de serrage : certains traitements modifient le coefficient de frottement de plus de 30 %, ce qui influe directement sur la précharge obtenue.

Couples de serrage recommandés pour 1/2-20 UNF en classe 8.8, 10.9 et 12.9

Pour un boulon 1/2-20 UNF lubrifié, les couples de serrage usuels se situent autour de :

• Classe 8.8 : environ 75 à 85 N·m pour atteindre 70 à 80 % de la limite élastique.
• Classe 10.9 : environ 100 à 110 N·m dans les mêmes conditions de lubrification.
• Classe 12.9 : jusqu’à 120 à 130 N·m, à manipuler avec prudence sur assemblages sensibles.

Ces valeurs restent indicatives et doivent être ajustées selon le coefficient de frottement réel (sec, légèrement huilé ou graissé). Des essais récents montrent que la dispersion de précharge sur un même couple peut atteindre ±25 % si l’état de surface et la lubrification ne sont pas maîtrisés. En production critique, l’usage de clés dynamométriques calibrées et de lubrifiants spécifiés reste indispensable.

Prévention du grippage (galling) sur 1/2-20 UNF inox : graisses, pâte au molybdène, PTFE

Les assemblages inox/inox 1/2-20 UNF sont particulièrement sensibles au grippage, surtout en milieu chaud ou corrosif. Le pas fin accentue ce phénomène en multipliant les surfaces de contact. Pour le prévenir, plusieurs approches sont possibles :

1. Application d’une graisse anti-grippante à base de molybdène ou de cuivre sur les filets avant montage.
2. Utilisation d’écrous avec insert PTFE ou revêtement sec type MoS₂ pour réduire le coefficient de friction.
3. Limitation du couple de serrage et serrage progressif, en évitant les coups de clé brusques.

Sur des lignes de process, ces précautions réduisent drastiquement le taux de grippage, qui peut sinon atteindre plus de 5 % des assemblages lors des premières manutentions, avec à la clé un démontage quasi impossible sans destruction de la pièce.

Comportement en fatigue et calcul de sécurité des assemblages filetés 1/2-20 UNF

La fatigue reste l’un des modes de rupture majeurs pour les assemblages 1/2-20 UNF soumis à des charges cycliques. Le pas fin aide en répartissant mieux la charge sur un nombre plus important de filets, mais ne suffit pas à lui seul. Les études montrent qu’un mauvais contrôle du couple (sous-serrage) peut réduire la durée de vie en fatigue d’un assemblage de plus de 50 %, en laissant les pièces “bouger” et générer des micro-glissements. À l’inverse, un serrage adapté amène l’assemblage en zone élastique stable, où la plupart des cycles se traduisent par des variations limitées de contrainte dans le boulon. Pour vos calculs de sécurité, intégrer systématiquement la dispersion de précharge, la qualité de surface au fond des filets et la longueur d’engagement réelle donne une image beaucoup plus fidèle du comportement à long terme de votre filetage 1/2-20 UNF.