OUTIL D'INGÉNIERIE
Tableau de couple de serrage du boulon 1/2" (classes SAE)
Plages de couple de serrage (min–typique–max) pour les boulons 1/2" en SAE J429 Grade 2, 5 et 8, pour cinq états de frottement — UNC 13 TPI plus la série à pas fin. Méthode du facteur K, avec comparatif métrique sur la même page.
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Couple UNC par classe et état de frottement
UNC 13 TPI. Aire de contrainte de traction At = 92 mm², selon la formule ASME B1.1. Précharge cible = 75% de la contrainte d'épreuve SAE J429 × At.
Réponse rapide : 1/2"-13 Grade 5 · zingué électrolytique ≈ 87 N·m (64.2 ft·lb) ; autres classes et états de frottement ci-dessous.
| Classe | Épreuve (MPa) | Précharge (kN) | Sec / Bruni K 0.18–0.22 · N·m | Zingué électrolytique K 0.15–0.2 · N·m | Galvanisé à chaud K 0.18–0.25 · N·m | Huilé K 0.12–0.15 · N·m | Cire / PTFE / Antigrippant K 0.08–0.12 · N·m |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Grade 2 | 379 | 26 | 66 60–73 | 56 50–66 | 73 60–83 | 43 40–50 | 33 26–40 |
| Grade 5 | 586 | 40.2 | 102 92–112 | 87 77–102 | 112 92–128 | 66 61–77 | 51 41–61 |
| Grade 8 | 827 | 56.8 | 144 130–159 | 123 108–144 | 159 130–180 | 94 87–108 | 72 58–87 |
La cellule affiche la valeur typique ; la petite ligne en dessous indique la plage (min–max).
Références
- SAE J429 — Exigences mécaniques et de matériau pour les éléments de fixation filetés extérieurement (contraintes d'épreuve publiées par classe de qualité)
- ASME B1.1 — Filetages unifiés en pouces (formule de l'aire de contrainte de traction)
- Machinery's Handbook — paliers de contrainte d'épreuve SAE J429 et plages empiriques du coefficient de couple
- ISO 16047:2005 — Éléments de fixation : essais de couple/force de serrage (méthode de mesure du coefficient de couple)
- Machine Design — essai de frottement de pâte anti-grippage (K≈0.10)
- ISO 898-1:2013 — Caractéristiques mécaniques des éléments de fixation en acier au carbone et acier allié (utilisé pour la comparaison ISO)
Couple UNF à pas fin
1/2"-20 UNF : même diamètre nominal, filetage plus fin, donc l'aire de contrainte de traction est plus grande — At = 103 mm² contre 92 mm² pour le pas gros — et le couple de serrage est plus élevé à classe et état de frottement identiques.
| Classe | Épreuve (MPa) | Précharge (kN) | Sec / Bruni K 0.18–0.22 · N·m | Zingué électrolytique K 0.15–0.2 · N·m | Galvanisé à chaud K 0.18–0.25 · N·m | Huilé K 0.12–0.15 · N·m | Cire / PTFE / Antigrippant K 0.08–0.12 · N·m |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Grade 2 | 379 | 29.3 | 75 67–82 | 63 56–75 | 82 67–93 | 48 45–56 | 37 30–45 |
| Grade 5 | 586 | 45.4 | 115 104–127 | 98 86–115 | 127 104–144 | 75 69–86 | 58 46–69 |
| Grade 8 | 827 | 64 | 163 146–179 | 138 122–163 | 179 146–203 | 106 98–122 | 81 65–98 |
La cellule affiche la valeur typique ; la petite ligne en dessous indique la plage (min–max).
75% vs 90% de la contrainte d'épreuve
Même classe, même état de frottement (zingué électrolytique, K 0.15–0.20) : le niveau standard vise 75% de la contrainte d'épreuve — réutilisable et resserrable — tandis que le niveau limite vise 90%, proche de la limite d'élasticité et à usage unique.
| Classe | 75% épreuve (réutilisable) N·m | 90% épreuve (proche de la limite d'élasticité) N·m |
|---|---|---|
| Grade 2 | 56 | 67 |
| Grade 5 | 87 | 104 |
| Grade 8 | 123 | 147 |
Utilisez le niveau 75% pour les assemblages qui seront démontés ou resserrés, et le niveau 90% uniquement lorsque l'assemblage est permanent et que la méthode de serrage est maîtrisée. Ces pourcentages portent sur la contrainte d'épreuve SAE J429, non sur la limite d'élasticité.
Comparaison pouces ↔ métrique et SAE ↔ ISO
Comparaison d'ordre de grandeur uniquement, sans équivalence — les deux systèmes spécifient des diamètres et profils de filetage différents, les valeurs de couple ne doivent donc pas être transposées d'une colonne à l'autre.
| Pouces (UNC) | Métrique la plus proche |
|---|---|
| 1/4" | M6 |
| 5/16" | M8 |
| 3/8" | M10 |
| 7/16" | M12 |
| 1/2" | M12 |
| 9/16" | M14 |
| 5/8" | M16 |
| 3/4" | M20 |
| 7/8" | M22 |
| 1" | M24 |
| 1-1/8" | M30 |
| 1-1/4" | M33 |
| 1-1/2" | M36 |
| 2" | — |
Correspondance SAE Grade ↔ classe de qualité ISO
| SAE J429 | Env. ISO 898-1 |
|---|---|
| Grade 2 | 4.8 |
| Grade 5 | 8.8 |
| Grade 8 | 10.9 |
Uniquement approximatif : les contraintes d'épreuve ne sont pas égales même lorsque les plages de résistance coïncident (Grade 5 proche de ISO 8.8, mais les deux normes publient des valeurs d'épreuve différentes).
Base de calcul et sources
T = K · d · F : K est le facteur d'écrou, d le diamètre nominal et F la précharge cible = contrainte d'épreuve SAE J429 × aire de contrainte de traction × 75% (niveau standard) ou 90% (niveau limite). L'aire de contrainte suit At = π/4·(d − 0.9743/n)² (ASME B1.1), ce qui pour 1/2"-13 donne At = 92 mm². Les contraintes d'épreuve sont les valeurs publiées SAE J429, qui diminuent par palier de diamètre nominal. K suit les plages empiriques publiées par état de frottement (Machinery's Handbook) ; la plage graisse/MoS₂ (K≈0.11) recoupe presque l'antigrippant et est disponible dans la calculatrice au lieu d'une colonne séparée.
Limite : il s'agit d'une estimation simplifiée par facteur K, non d'une analyse complète VDI 2230 (la souplesse de l'assemblage, le tassement et la méthode de serrage ne sont pas modélisés). Le frottement est la variable dominante — il n'existe pas de valeur de couple unique pour une dimension sans son état de frottement. Les assemblages en production suivent la spécification de conception ou le tableau de couple du fabricant.
FAQ
Quel est le couple de serrage pour un boulon 1/2"-13 Grade 5 ?
Cela dépend de l'état de frottement (valeurs typiques à 75% de la contrainte d'épreuve) : sec/bruni ≈ 102 N·m, zingué électrolytique ≈ 87 N·m, galvanisé à chaud ≈ 112 N·m, huilé ≈ 66 N·m, antigrippant ≈ 51 N·m. Les plages figurent dans le tableau ci-dessus — il n'existe pas de valeur de couple unique sans son état de frottement.
Pourquoi l'UNC et l'UNF d'un même 1/2" exigent-ils un couple différent ?
Parce que l'aire de contrainte diffère : 1/2"-13 UNC a At = 92 mm² tandis que 1/2"-20 UNF a At = 103 mm². Un filetage plus fin laisse plus de matière au diamètre à fond de filet, la même classe peut donc être préchargée plus haut. Le tableau UNF ci-dessus est calculé indépendamment, non extrapolé à partir de l'UNC.
Quelle est la précharge cible pour un boulon 1/2" ?
À 75% de la contrainte d'épreuve SAE J429 : Grade 2 ≈ 26 kN, Grade 5 ≈ 40.2 kN, Grade 8 ≈ 56.8 kN. La contrainte d'épreuve diminue au-delà de chaque palier de diamètre de la classe (Grade 2 au-delà de 3/4", Grade 5 au-delà de 1", Grade 8 au-delà de 1-1/2"), la précharge n'évolue donc pas linéairement avec la classe sur les grandes dimensions.
Sur quelle base ces valeurs de couple sont-elles calculées ?
Méthode du facteur K T = K·d·F, avec F = 75% (ou 90%) de la contrainte d'épreuve SAE J429 × aire de contrainte de traction, et At = π/4·(d − 0.9743/n)² selon ASME B1.1. Valeurs estimées, non instructions de montage — réalisez une analyse VDI 2230 complète pour les assemblages critiques.
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Avertissement : Ce tableau est une estimation d'ingénierie à des fins de sélection et de chiffrage uniquement. Il ne constitue pas une instruction de montage ni un critère de réception.