Mesure et contrôle les états des surfaces RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEURE ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MENTOUR – CONSTANTINE1 FACULTÉ DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DÉPARTEMENT DE GÉNIE MÉCANIQUE Mesure et contrôle les états des surfaces Expose sur: GUAFAF NASREDDINE CHEGGA FARES

Pourquoi mesurer l’état de surface ? Répondre aux spécifications!! Déterminer des critères Ajuster nos procédés Raisons des spécifications: Assurer une bonne adhésion Résistance à l’usure Assurer une lubrification adéquate Brillance et réflexion Garder contact entre 2 pièces Apparence esthétique Aérodynamisne Performances

Comment mesurer l’état de surface? Échantillon de comparaison visuelle Par contact (stylus) Sans-contact Optique (laser) Pneumatique Capacitance

Échantillon de comparaison visuelle seulement l’oeil nu Mesure par contact Précis et répétitif Possible d’évaluer une multitude de paramètres Abordable Certifiable Standards existant (ISO, ANSI, BS, DIN, JIS) Mesure sans-contact La pièce ne subit aucun dommage Dédié à la topographie 3D au lieu d’une section Mesure possible aux travers de matériaux transparents et souples Peu commun (R & D) Dispendieux

DÉFINITION Une surface réelle usinée n'est jamais parfaite, elle présente toujours des défauts par suite des erreurs systématiques d’imperfections, admissibles dans la fabrication. Les défauts peuvent être de forme (défauts macro-géométriques, ondulations) déjà étudiés dans la partie « contrôle du plan » ou de petits défauts (défauts micro-géométriques) désignés plus communément sous le nom de rugosité. Ces deux types de défauts peuvent être distingués de la manière suivantes, en considérant le schéma (fig. 1), relatif à l'état de surface : FIG 1

ANALYSE D’UNE SURFACE: Si l’on coupe normalement une surface par un plan, on obtient une courbe appelée : « profil de surface ». C’est à partir de ce profil que l’on analyse les différents défauts de la surface. On classe les défauts géométriques en quatre ordres de grandeur. - Hauteur maximale du profil Rz C’est la distance entre la ligne des saillies et la ligne des creux. - Hauteur maximale des saillies Rp C’est la distance entre la ligne des saillies et la ligne des moyennes.

LA MESURE DES ETATS DE SURFACE 1-COMPOSANTES DE L'ÉTAT DE SURFACE 1-1-Les écarts de forme sont les résidus à grande longueur d'onde obtenus après suppression de la forme nominale de la pièce (par exemple un cylindre). Ils correspondent par exemple au défaut de planéité ou de rectitude, au défaut de circularité, etc. En spécification géométrique, on élimine en général ces écarts de forme par filtrage

1-2-Ondulation Complémentaire à la rugosité, l'ondulation regroupe les composantes de l'état de surface à plus grande longueur d'onde. L'ondulation est obtenue par filtrage passe-bas et est parfois appelée ligne moyenne du profil. Les paramètres d'ondulation commencent par la lettre W. L'ondulation sur une pièce usinée est transférée par un défaut de la machine-outil (vibration, décentrage, etc.). Elle nuit en général aux fonctions de contact sec, de frottement ou d'étanchéité

Indication de rugosité La rugosité est symbolisée par : Ce signe doit être porté sur la ligne représentative de la surface ou sur son prolongement. A l'intérieur du signe, on inscrit la valeur en microns du critère de rugosité retenu choisi comme limite admissible. Exemples : Les indications Rm ou Rp doivent être inscrites par contre Ra peut être omis ou non. Dans le cas où ne doit pas être inférieure à une certaine valeur, on indique deux valeurs limites superposées. 0,04 < Raz < 0,10 : Si la valeur de la rugosité doit être complétée par le mode ou direction d'usinage, ils seront indiqués sur la ligne prolongeant le signe de la rugosité.

1-3-Micro-rugosité Il s'agit des composantes de longueurs d'ondes les plus courtes provoqué le plus souvent par le bruit électronique de l'appareil de mesure. Mais la micro-rugosité peut être également présente sur la pièce et elle est dans ce cas la signature de l'aspect d'une pièce plus ou moins lisse. Dans la majorité des applications, la micro-rugosité est éliminée par filtrage.

1-4-Rugosité On la mesure avec un rugosimétre ou un profilomètre. La rugosité concerne les défauts micro géométriques de la surface. Ils sont évalués après filtrage de la surface réelle à l'aide d'un filtre passe-haut ne retenant que les longueurs d'onde latérales les plus courtes. Les paramètres de rugosité en profilométrie commencent par la lettre majuscule R suivie d'une ou plusieurs lettres déterminant le type de paramètre. Par exemple, le paramètre 'Ra' est la rugosité moyenne arithétique du profil. 'Rz' est la rugosité maximale du profil. La rugosité d'une pièce usinée est une signature du type d'usinage (tournage, polissage, pierrage, etc.) La cotation des états de surface en mécanique fait essentiellement référence à l'usinage par enlèvement de matière. Les défauts sont des stries et des sillons creusés par les arêtes coupantes des outils (outils de tournage, fraises, meules, etc...). On distingue 2 niveaux de défauts d'état de surface : Niveau 1 : stries périodiques Niveau 2 : défauts apériodiques : arrachement de matière

2-mesure Bases d'évaluation: Profil R (Il s'agit de la rugosité de surface. Le profil R se calcule en appliquant un filtre qui retire les éléments de longueur d'onde du profil P. Le profil R est donc une modification intentionnelle du profil P.) Bases d'évaluation: La mesure des états de surface se fait généralement sur une longueur de référence spécifiée. Si elle n'est pas précisée sur le dessin de la pièce, c'est à la personne qui effectue la mesure de la déterminer.. Longueurs mesurées lt = longueur totale (incluant la longueur de démarrage, la longueur d'évaluation et la longueur d'arrêt). ln = longueur d'évaluation (elle correspond, en principe, à cinq longueurs de référence). lr = longueur de référence.

Paramètres basés sur le (profil R page10): Les paramètres les plus fréquents du profil R sont: ​Évaluation de l'écart arithmétique moyen du profil évalué Ra Rugosité moyenne du profil Valeur moyenne de tous les écarts par rapport à une ligne droite, dans la longueur d'évaluation, indifféremment de la direction verticale. Cela signifie qu'il est impossible de déterminer avec une valeur Ra si les écarts sont des crêtes ou des creux. -Ra n'est pas altérée significativement par les écarts isolés, ce qui signifie qu'il existe un risque de manquer un sommet important ou une rayure. Les valeurs de Ra typiques pour les états de surface des métaux sont comprises entre 0.02 μm et 3.5 μm. Plus ce chiffre est petit, meilleur est l'état de surface (0.02 μm = aspect « miroir »)-

Exemple d’indication donnée sur les dessins Ra = 2 μm ​Les états de surface peuvent présenter des aspects très différents tout en ayant une valeur de Ra identique.

Rz Hauteur de profil maximum (moyenne) La hauteur de profil maximum est la valeur moyenne des différentes hauteurs de profil Rz obtenues entre la hauteur de crête la plus élevée et la profondeur de creux la plus importante sur les longueurs de référence comprises dans la longueur d'évaluation. Normalement, il y a cinq longueurs de référence, mais ce nombre peut varier avec les appareils de mesure modernes. La valeur de Rz affichant la déviation la plus importante dans la longueur de référence est appelée -Rzmax ou Rmax. Rt   Hauteur de profil totale       La hauteur de profil totale est la somme de la hauteur de la crête la plus  élevée du profil et de la profondeur de creux la plus important  dans la longueur d'évaluation (qui correspond normalement à cinq   longueurs de référence). Une seule valeur de Rt (non combinée à -Rz ni Ra) est l'une des exigences les plus strictes du profil R.

Rp Taux de longueur portante (courbe d'Abbot) La hauteur de crête maximum du profil est la valeur moyenne des différentes hauteurs de crête, Rp, du profil obtenues sur la longueur de référence. Le paramètre de rugosité de surface, Rp, associé à Rz peut fournir des informations sur les caractéristiques de surface Rmr  Taux de longueur portante (courbe d'Abbot-Firestone)       La méthode la plus indiquée pour obtenir une mesure de « l'usabilité »  d'un objet est d'évaluer le taux de longueur portante de la surface Rmr est un pourcentage de la longueur d'évaluation. L'évaluation du taux  de longueur portante est une méthode simple pour indiquer le niveau d'un défaut de surface.