5 choses que vous devez savoir sur la concentricité OD/ID

Comment vérifier la concentricité de deux diamètres (et d'autres facteurs dans l'approvisionnement en tubes)

La question de comment vérifier la concentricité de deux diamètres revient souvent dans l'approvisionnement en tubes. Il s'agit de déterminer l'épaisseur de paroi - la mesure entre le diamètre extérieur (OD) et le diamètre intérieur (ID) d'un tube - à différents points pour voir à quel point elle est constante par rapport à un axe central.

Le défi consiste à établir un axe central théorique qui sert de point de référence (axe de référence). Cela peut rendre la concentricité parfaite presque aussi difficile à mesurer qu'à atteindre.

Et c'est pourquoi il est judicieux de garder à l'esprit les éléments suivants avant de spécifier des mesures de diamètre extérieur et intérieur de tube avec des exigences de concentricité.

1. Qu'est-ce que la concentricité ?

Parmi les tolérances GD&T, la concentricité est complexe - une sorte de "symétrie circulaire" utilisée pour établir une zone de tolérance pour les points médians d'une pièce cylindrique ou sphérique.

Quelle est la différence entre la cylindricité et la concentricité ? Alors que la cylindricité est un indicateur d'arrondi et de rectitude le long de l'axe complet d'une pièce 3D, la concentricité compare un diamètre extérieur et un diamètre intérieur ou compare l'arrondi en deux points différents.

Parfois appelée coaxialité , la concentricité GD&T "contrôle l'axe central de l'entité référencée, par rapport à un axe de référence" selon le site Web GD&T Basics.

Plus simplement, vous pouvez définir la concentricité comme une mesure de la constance de l'épaisseur de paroi d'un tube, d'un tuyau ou d'un autre cylindre. En tant que telle, la concentricité contrôle un axe central dérivé des points médians de la pièce, mesurés en sections transversales.

Cela signifie que si la concentricité était "parfaite", alors l'épaisseur de paroi entre le diamètre extérieur et le diamètre intérieur serait la même dans chaque section transversale, à chaque point autour du diamètre du tube.

Qu'est-ce qui rend la concentricité si complexe ?

La concentricité des tubes repose sur des mesures à partir d'un axe dérivé par opposition à une surface tangible. En d'autres termes, il crée une zone de tolérance cylindrique 3D théorique dans laquelle doivent tomber tous les points médians dérivés du tube.

C'est exactement pourquoi la concentricité est généralement réservée aux pièces de haute précision où il est essentiel de contrôler ces points médians.

Qu'est-ce que l'excentricité par rapport à la concentricité ?

Lorsque vous avez des variations dans l'épaisseur de paroi d'un tube, vous avez un excentrique tube - celui dans lequel le centre du cercle formé par l'OD est à un point différent du centre du cercle formé par l'ID. (En d'autres termes, les deux cercles ne sont pas concentriques .)

Excentricité est mesuré en examinant une coupe transversale pour déterminer les dimensions minimales et maximales de la paroi d'un tube. Calculez ensuite la différence entre les épaisseurs minimale et maximale et divisez ce chiffre par deux.

2. Légendes de concentricité OD/ID

Les exigences de concentricité OD/OD du tube peuvent être indiquées sur un dessin de plusieurs manières différentes, notamment :

• Symbole de concentricité GD&T, qui est un cercle dans un cercle
• Pourcentage d'excentricité
• TIR (lecture totale de l'indicateur)
• Énoncés écrits tels que "OD et ID doivent être concentriques à moins de 0,00 pouce"

Un autre terme parfois utilisé pour parler de concentricité est le faux-rond , qui est la même chose que TIR. Le voile de paroi est calculé en plaçant un indicateur sur la pièce pendant qu'elle tourne sur son axe, mesurant non seulement la concentricité mais aussi la circularité de la pièce.

Le voile de paroi est dérivé de l'excentricité d'un tube et décrit la variation d'épaisseur de paroi par rapport à une paroi nominale spécifiée. Cela peut également être exprimé comme :

• L'épaisseur de paroi maximale moins l'épaisseur de paroi minimale
• Excentricité x 2 (fois deux)

Lorsque ces termes (et d'autres) sont utilisés dans les dessins pour décrire les exigences de concentricité, les fournisseurs de matériaux et les ateliers de découpe de métaux de précision sont mis au défi de déterminer non seulement quel processus machine utiliser, mais également comment mesurer la concentricité afin qu'elle réponde à la spécification.

3. Défis de la mesure de la concentricité

Cela nous amène à la difficulté de mesurer la concentricité et de déterminer si les OD et ID spécifiés sont atteints. Outre la question de l'établissement de l'axe central théorique, la mesure de la concentricité nécessite :

• Prendre de nombreuses mesures sur une série de sections transversales
• Cartographier exactement la surface et déterminer les points médians des sections transversales
• Tracer ces séries de points pour voir s'ils se situent dans la zone de tolérance cylindrique

Vous pouvez utiliser un micromètre ou un comparateur optique pour mesurer la concentricité de certaines pièces. Cependant, il est préférable d'effectuer la tâche à l'aide d'une machine à mesurer tridimensionnelle (CMM) ou un autre appareil de mesure informatique. Cependant, le CMM prend du temps, ce qui entraîne des coûts supplémentaires.

Un autre défi est qu'avec le micro-usinage d'aujourd'hui , les pièces à mesurer sont souvent plus petites que jamais. Par exemple, dans le cas de minuscules tubes découpés avec précision utilisés comme composants dans des dispositifs médicaux, le défi consiste à vérifier la concentricité de deux diamètres dans des tubes très, très petits.

4. Quand la concentricité est nécessaire

Avec toute cette complexité, la concentricité n'est généralement utilisée que pour les pièces qui nécessitent un très haut degré de précision pour fonctionner correctement.

Le fait que la concentricité soit critique dépend de l'utilisation finale, par exemple si une entité physique avec son propre diamètre extérieur doit s'insérer dans le tube. Par exemple :

• En général, si un tube doit passer à l'intérieur d'une ouverture et qu'une autre pièce doit s'insérer dans le diamètre intérieur du tube, alors le diamètre extérieur, le diamètre intérieur et la concentricité doivent tous s'aligner pour que toutes ces pièces fonctionnent ensemble.
• Cependant, si l'application nécessite le passage d'un liquide ou d'un gaz à travers un tube, la concentricité peut ne pas avoir d'importance, car la non-concentricité du tube n'empêcherait pas l'écoulement.

Mais même lorsque la concentricité n'est pas critique, il peut être important de savoir à quelle distance de la concentricité l'OD/ID peut être. Par exemple, lorsqu'un liquide ou un gaz s'écoule à travers un tube sous pression, vous devrez peut-être spécifier une épaisseur de paroi minimale acceptable pour s'assurer que la pression ne provoque pas de rupture dans un point mince sur la paroi du tube non concentrique.

Dans une certaine mesure, le choix du matériau peut également être lié à la concentricité ou à l'épaisseur de paroi minimale/maximale. Par exemple, si vous avez choisi d'utiliser un tube soudé qui subira un meulage pour former une pièce, vous pouvez spécifier une épaisseur minimale pour éviter que la paroi du tube ne soit trop fine et ne provoque une rupture de la soudure.

De même, si votre application finale utilise un tube pour déplacer un liquide sous haute pression, un matériau sans soudure étiré et non soudé pourrait être un meilleur choix, afin de minimiser le risque de rupture. Mais encore une fois, si le tube libère simplement de l'air dans l'environnement, alors un tube sans soudure serait un cas de sur-ingénierie.

5. Une alternative :concentricité ou faux-rond

Dans certains cas, vous pouvez éviter le temps et le coût de la vérification de la concentricité en remplaçant les exigences de concentricité par excentricité , ce qui est plus facile à mesurer et plus facilement réalisable.

Alors que la concentricité examine à quel point une fonction cylindrique est centrée sur un axe théorique, le faux-rond examine dans quelle mesure la fonction s'écarte d'un cercle parfait parfaitement centré sur un axe de rotation. En d'autres termes, le faux-rond est une combinaison de concentricité et de circularité — et si une pièce est parfaitement ronde, le battement sera égal à la concentricité.

Bien que la concentricité et le faux-rond ne soient pas la même chose, ils peuvent souvent être utilisés de manière interchangeable pour obtenir le même résultat final de base.

La grande différence est qu'avec le faux-rond, vous pouvez physiquement toucher et mesurer la surface de la pièce. Le contrôle du faux-rond contrôlera également la concentricité, mais certes pas dans la même mesure que lorsque la concentricité est appliquée seule.

(En savoir plus sur le faux-rond, y compris le routage circulaire, le faux-rond total et le TIR.)

Concevoir des tubes en tenant compte des tolérances réalisables

N'oubliez pas que la possibilité de produire des pièces qui respectent vos tolérances acceptables est une considération extrêmement importante lors de la réalisation de vos dessins. C'est pourquoi la plupart des machinistes, des techniciens de mesure et des ingénieurs de conception recommandent d'éviter la concentricité OD/ID dans la mesure du possible.

Au lieu de cela, vous pouvez utiliser d'autres symboles GD&T applicables dans vos dessins et conceptions de tubes, ce qui évite les problèmes de concentricité OD/ID en ne le concevant pas dans la pièce en premier lieu.

Pour en savoir plus sur l'impact de la spécification des caractéristiques et des tolérances GD&T sur la qualité de la fabrication des pièces, téléchargez notre article gratuit Comment affiner votre demande de devis pour en tirer le meilleur parti :Foire aux questions sur l'approvisionnement en petites pièces .