Congés et chanfreins :principales différences et quand les appliquer dans la conception technique

Le congé par rapport au chanfrein est une considération courante dans la conception technique, car les deux caractéristiques sont des transitions de surface importantes qui offrent des avantages en termes de résistance et de sécurité aux coins de pièces présentant des arêtes vives. Dans les conceptions de pièces modernes, ces caractéristiques contribuent à éliminer les arêtes vives qui pourraient autrement entraîner une concentration de contraintes ou des risques pour la sécurité. Cependant, les deux fonctionnalités sont souvent confondues et il n'est pas toujours clair quelle fonctionnalité convient le mieux à une pièce.

Cet article explique les principales différences entre les congés et les chanfreins, en examinant leurs avantages et inconvénients ainsi que les cas d'utilisation appropriés dans les applications intérieures et extérieures.

Qu'est-ce qu'un congé ?  

Dans la fabrication et l'ingénierie, un congé est un coin ou un bord arrondi, interne ou externe. Les congés sont utilisés pour fournir des transitions douces entre les surfaces qui se croisent, en supprimant les points pointus et en offrant des avantages mécaniques.

Les congés internes sont généralement réalisés en laissant une section de matériau supplémentaire pendant la coupe ou un autre processus de fabrication. Les congés externes sont généralement réalisés en enlevant du matériau supplémentaire.

Définition du congé et géométrie de base

Que signifie exactement filet ? Selon le McGraw-Hill Dictionary of Engineering, un congé est « une surface de transition concave entre deux surfaces qui se croisent » ou « une pièce d'angle à la jonction de surfaces perpendiculaires pour réduire le risque de fissures ».

Notez que dans l'usage général, « congé » peut être utilisé pour signifier concave ou convexe, interne ou externe, bien que certains puissent « congé » pour faire référence aux coins internes et « rond » pour faire référence aux coins externes.

À quoi ressemble un bord arrondi

Un bord fileté est lisse et arrondi, comme le bord d'un iPhone ou d'un MacBook Apple, l'intérieur d'une pipe ou d'un bol, ou le coin arrondi d'un manche de brosse à dents.

En coupe transversale, un congé crée une forme d'arc.

Objectifs courants des congés

Les congés servent à plusieurs fins, depuis l'augmentation de la résistance d'un composant jusqu'à le rendre plus ergonomique pour l'utilisateur final.

• Réduction du stress :En transformant une arête ou un coin tranchant en un coin arrondi, les congés réduisent les concentrations de contraintes, évitant ainsi la rupture et la rupture des pièces. En effet, la courbe douce et progressive dissipe le stress. Pour cette raison, les congés sont souvent placés dans des zones soumises à des charges élevées.
• Renforcement structurel  :Les congés augmentent la durabilité globale d'un composant, en particulier dans les applications porteuses.
• Flux de fluide et d'air amélioré  :Les congés peuvent réduire la traînée sur les composants de l'avion ou améliorer l'écoulement des fluides sur les pièces qui interagissent avec les liquides.
• Facilité de fabrication :Des congés peuvent être incorporés dans un dessin, notamment sur un coin interne, pour faciliter son usinage avec un outil de coupe arrondi.
• Sécurité et ergonomie  :Les congés transforment les arêtes vives en arêtes lisses et incurvées, rendant les pièces plus faciles et plus sûres à transporter ou à toucher.

Comment sont fabriqués les filets

Des congés peuvent être ajoutés aux pièces à l'aide de diverses méthodes de fabrication, bien que l'usinage CNC soit typique, soit directement, soit indirectement (car l'usinage est utilisé pour fabriquer des moules pour des processus tels que le moulage par injection).

1. Fraisage sphérique CNC :Les filets sont fabriqués sur des machines CNC à l'aide de fraises en bout spécialisées comme des fraises à bout sphérique ou à arrondir les coins. Ceux-ci peuvent créer des courbes très douces et précises.
2. Moulage par injection  : Dans le moulage par injection, le fabricant de moules suit généralement le même processus que celui décrit ci-dessus, en utilisant des machines-outils pour créer les moitiés de moule avec filets.
3. Casting :Les modèles de congés pour le moulage peuvent être réalisés de différentes manières. Avec le moulage à la cire, par exemple, des filets de cire préfabriqués de différentes tailles peuvent être obtenus et apposés sur le reste du motif.
4. Impression 3D :Les congés ajoutent de la résistance aux pièces imprimées en 3D, en particulier lorsque la courbe du congé traverse les axes X et Y. Lorsque le congé est incorporé au modèle 3D, l'imprimante peut le créer, bien que les courbes le long de l'axe Z puissent créer un effet de marche d'escalier indésirable.

Qu'est-ce qu'un chanfrein ?

Un chanfrein est un type de biseau sous la forme d'un bord de transition entre deux surfaces, souvent à un angle de 45° entre ces surfaces. Il peut être réalisé en coupant le coin pointu à l'angle requis, réduisant ainsi la concentration de contrainte et offrant d'autres avantages.

Les chanfreins ne sont généralement utilisés que sur les bords externes, transformant un coin pointu en deux coins moins pointus. La nouvelle surface créée par le chanfrein est plate et non incurvée.

Définition du chanfrein et géométrie de base

Et que signifie exactement le chanfrein ? Un chanfrein est une surface plane qui « coupe » un coin pointu, créant ainsi une transition inclinée entre deux faces d'un objet. Il est défini par son angle (souvent 45°) et sa distance.

Selon le McGraw-Hill Dictionary of Engineering, chanfrein (le verbe) signifie « biseauter une arête vive sur une pièce usinée ». Le dictionnaire Cambridge définit un chanfrein comme « une coupe sur le bord ou le coin de quelque chose qui le rend légèrement incliné plutôt que parfaitement carré ».

À quoi ressemble un bord chanfreiné

Une arête chanfreinée ressemble à un coin pointu qui a été coupé, généralement à un angle de 45°, ce qui entraîne une transition en pente. Des chanfreins peuvent être trouvés sur des éléments tels que les cadres de porte et les plinthes.

En coupe transversale, un chanfrein crée une ligne droite :l'hypoténuse d'un triangle (généralement rectangle).

Objectifs courants des chanfreins

Les chanfreins servent à plusieurs fins, dont certaines sont similaires à celles des congés. Un avantage unique des chanfreins est leur utilisation pour guider des pièces ou des fixations imbriquées.

• Réduction du stress  :Les coupes de chanfrein réduisent la concentration des contraintes en supprimant les arêtes vives, mais dans une moindre mesure que les congés, car certaines arêtes (moins vives) subsistent.
• Conseils pour l'assemblage  :Un trou chanfreiné est idéal pour guider et asseoir les fixations et les pièces à assembler, créant ainsi une entrée en douceur.
• Ébavurage et sécurité :Les chanfreins éliminent les imperfections nettes laissées par l'usinage et d'autres processus de coupe. Cela améliore la sécurité des pièces, tout comme la suppression des angles vifs à 90 °.
• Coût d'usinage réduit :Les chanfreins sont faciles à usiner car ils impliquent une coupe en ligne droite qui peut être réalisée avec un minimum de passes.

Comment sont fabriqués les chanfreins

Des chanfreins peuvent être ajoutés aux pièces en utilisant différentes méthodes de fabrication. Comme la coupe est plus simple qu'un congé, des méthodes manuelles comme l'ébavurage manuel peuvent être utilisées.

1. Fraisage de chanfrein CNC  :Dans l'usinage CNC, des chanfreins sont ajoutés aux pièces à l'aide de fraises à chanfrein ou d'outils standard comme des fraises en bout ou des forets à points.
2. Moulage par injection :Les chanfreins usinés sur des moules en acier ou en aluminium constituent la base des moules d'injection chanfreinés.
3. Ébavurage manuel :L'ébavurage manuel des chanfreins est le processus manuel consistant à utiliser des outils manuels pour créer un bord incliné, éliminant les arêtes vives et les bavures laissées par l'usinage.
4. Casting :Les chanfreins peuvent être découpés dans les modèles de fonderie, quel que soit leur matériau.
5. Impression 3D  :Des chanfreins peuvent être ajoutés aux conceptions CAO et facilement imprimés en 3D, bien que les surfaces soient plus lisses sur les faces verticales.

Congé vs Chanfrein : principales différences

Les principales différences entre les congés et les chanfreins résident dans leur géométrie physique, la répartition des contraintes et le temps/coût d'usinage. Ces différences sont présentées dans le tableau de comparaison des congés et des chanfreins ci-dessous.

Congé Chanfrein Coupe transversale ◗◣Géométrie Transition arrondie avec un rayon constant ou variable Coupe de bord plate et inclinée, généralement à 45 °Fonction Lisse les transitions entre les surfaces, réduisant ainsi le stress et améliorant la durée de vie et le flux. Casse les arêtes vives, facilite l'assemblage, fournit un dégagement ou une entrée Répartition du stress Répartit les contraintes uniformément et réduit considérablement les concentrations de contraintes. Réduit les contraintes sur les arêtes vives, mais moins efficace qu'un congé.Temps d'usinage. Temps d'usinage plus long grâce aux parcours d'outils incurvés. Usinage plus rapide avec des coupes droites et des outils standardCoût d'usinage SupérieurInférieurErgonomie Plus sûr et plus confortable pour le contact avec la mainAméliore la sécurité sur les arêtes vives mais reste angulaireSpécification CAO Légende de congé spécifiée par rayon (par exemple, R3, R6.5), appliquée via les fonctionnalités de congé dans CAO. Légende de chanfrein spécifiée par la distance × angle ou deux distances (par exemple, 2 × 45° ou 1 × 1), appliquée via les fonctionnalités de chanfrein dans CAO (par exemple, 2 × 45°).

Avantages et inconvénients des congés et chanfreins

Les sections ci-dessus fournissent un aperçu de la fonction des congés et des chanfreins, ainsi que de leurs principales différences. Ci-dessous, nous examinons leurs principaux avantages et limites.

Avantages des congés

• Meilleure répartition du stress
• Meilleur flux  réduction de la résistance
• Bon pour la sécurité et ergonomie

Inconvénients des congés

• Pas idéal pour les attaches et pièces d'accouplement
• Plus cher usiner
• Prendre plus de temps usiner

Avantages des chanfreins

• Idéal pour les attaches et pièces d'accouplement
• Généralement peu coûteux usiner
• Prendre moins de temps usiner

Inconvénients des chanfreins

• Répartition du stress moins efficace
• Moins ergonomique et conserve une certaine netteté
• Ne convient pas aux applications internes coins

Quand devez-vous utiliser un congé ou un chanfrein ?

Les congés et les chanfreins présentent de nombreuses similitudes, mais ils sont souvent utilisés dans des situations différentes. Le tableau ci-dessous montre où les congés et les chanfreins sont les plus appropriés.

Filet Chanfrein Raisonnement Bords extérieurs ✓ ✓Les filets réduisent la concentration de stress et améliorent la durabilité ; les chanfreins offrent un bon alignement et un bon ébavurageBords intérieurs ✓Les congés réduisent la concentration des contraintes et sont faciles à usiner en interneTrous et Fraisages ✓Les chanfreins facilitent l'insertion, la mise en place et l'ébavurage des fixationsPièces porteuses ✓Les filets réduisent la concentration du stress; les chanfreins créent des points de contrainte plus ciblésSurfaces tactiles ✓Les congés offrent un bord lisse et arrondi qui est plus confortable au toucher ou à la préhensionSurfaces visibles ✓ ✓Les congés et les chanfreins peuvent être réalisés selon des normes esthétiques élevéesPièces d'accouplement ✓Les chanfreins créent une entrée inclinée qui peut faciliter l'accouplement des piècesPièces à faible coût ✓Les chanfreins sont moins chers à usiner que les congés, nécessitant des outils plus simples et moins de passes

Conclusion :Conception de congés ou de chanfreins avec 3ERP

Dans cet article, nous avons examiné les principales différences entre les congés et les chanfreins, à savoir leurs différences en matière de répartition des contraintes, d'assistance à l'assemblage et d'usinabilité. Le choix de la bonne conception de bord dépend de la pièce, de ses exigences mécaniques et visuelles, ainsi que d'autres facteurs tels que le budget et le temps.

3ERP est un spécialiste de l'usinage équipé pour aborder même les projets les plus complexes. Contactez-nous pour obtenir de l'aide sur la conception des bords ou demandez un devis pour vos pièces.

FAQ sur les congés et les chanfreins

Un congé crée-t-il des arêtes plus solides qu'un chanfrein ?

Oui, un congé répartit les contraintes mécaniques de manière plus uniforme qu'un chanfrein, bien que les deux styles soient plus résistants qu'un angle droit aigu.

Pourquoi les congés sont-ils plus chers que les chanfreins ?

En usinage, les congés sont plus chers que les chanfreins car ils nécessitent des outils spécialisés et spécifiques au rayon comme des fraises à bille et des parcours d'outils multi-axes. Cependant, dans un processus comme l'impression 3D, il n'y a pas de différence de coût significative.

Un chanfrein est-il toujours à 45 degrés ?

Non, les angles de chanfrein ne sont pas toujours de 45 degrés, bien que ce soit l'angle le plus courant. Les angles et distances personnalisés sont spécifiés sur les conceptions CAO ou les dessins techniques.

Un congé est-il identique à un rayon ?

Un rayon détermine la taille d'une courbe dans un congé, bien que le terme « rayons » puisse être utilisé de manière informelle pour désigner des congés ou des arrondis. De manière confuse, le terme « congés » est utilisé pour désigner à la fois les coins internes (vrais congés) et les coins externes (arrondis).

Un chanfrein est-il la même chose qu'un biseau ?

Un chanfrein est un type de biseau. Un bord biseauté fait référence à tout bord incliné, tandis qu'un chanfrein est plus spécifiquement utilisé pour supprimer un coin pointu.

Les congés et les chanfreins peuvent-ils être utilisés ensemble ?

Oui, les congés et les chanfreins sont souvent combinés pour atteindre des objectifs de fabrication spécifiques. Par exemple, les deux nouveaux coins créés par un chanfrein peuvent eux-mêmes être arrondis, exploitant les avantages des deux types d'arêtes.