Qu'est-ce que la finition de surface ? - Unités, symboles et graphique

Qu'est-ce que la finition de surface ?

La finition de surface, également connue sous le nom de texture de surface ou topographie de surface, est la nature d'une surface telle que définie par les trois caractéristiques de lay, la rugosité de surface et l'ondulation. Il comprend les petites déviations locales d'une surface par rapport à l'idéal parfaitement plat (un vrai plan).

La texture de la surface est l'un des facteurs importants qui contrôlent le frottement et la formation de la couche de transfert pendant le glissement. Des efforts considérables ont été faits pour étudier l'influence de la texture de surface sur le frottement et l'usure dans des conditions de glissement.

Les textures de surface peuvent être isotropes ou anisotropes. Parfois, des phénomènes de frottement stick-slip peuvent être observés lors du glissement, en fonction de la texture de la surface.

Chaque processus de fabrication produit une texture de surface. Le processus est généralement optimisé pour s'assurer que la texture résultante est utilisable. Si nécessaire, un traitement supplémentaire sera ajouté pour modifier la texture initiale.

Ce dernier processus peut être le meulage (découpe abrasive), le polissage, le rodage, le grenaillage, le rodage, l'usinage par décharge électrique (EDM), le fraisage, la lithographie, la gravure industrielle/fraisage chimique, la texturation au laser ou d'autres processus

Définition de la finition de surface

La finition de surface, également connue sous le nom de texture de surface ou topographie de surface, est la nature d'une surface telle que définie par les trois caractéristiques de lay, la rugosité de surface et l'ondulation. Il comprend les petites déviations locales d'une surface par rapport à l'idéal parfaitement plat (un vrai plan).

La finition de surface est une mesure de la texture globale d'une surface qui se caractérise par la configuration, la rugosité de surface et l'ondulation de la surface. La finition de surface, lorsqu'elle est destinée à inclure les trois caractéristiques, est souvent appelée texture de surface pour éviter toute confusion, car les machinistes se réfèrent souvent à la rugosité de surface en tant que finition de surface. Un autre terme, analogue à la texture de surface, est la topologie de surface.

Ce diagramme donne une idée de la façon de penser à la relation entre l'ondulation, le lay et la rugosité :

Lay

Lay est le terme utilisé pour décrire le motif dominant sur une surface et l'orientation de ce motif. La pose est généralement produite par le processus de fabrication et peut être parallèle, perpendiculaire, circulaire, hachurée, radiale, multidirectionnelle ou isotrope (non directionnelle). Nous discuterons des symboles et de l'interprétation de lay dans la section Symboles ci-dessous.

Ondulation

L'ondulation est le terme utilisé pour les variations de finition de surface les plus espacées. Ces imperfections périodiques de la surface sont plus grandes que la longueur d'échantillonnage de la rugosité mais suffisamment petites, courtes et régulières pour ne pas être considérées comme des défauts de planéité.

Les causes courantes d'ondulation de surface comprennent le gauchissement dû au chauffage et au refroidissement et les défauts d'usinage dus au broutage ou à la déviation.

L'ondulation est mesurée sur une longueur d'évaluation, et un profil d'ondulation pour cette longueur est généré. Le profil d'ondulation ne comprend aucune irrégularité de surface due à la rugosité, la planéité ou les variations de forme.

L'espacement d'ondulation (Wsm) est l'espacement crête à crête des vagues, tandis que la hauteur des vagues est définie par les paramètres d'ondulation moyenne (Wa) ou d'ondulation totale (Wt).

Les exigences d'ondulation sont moins courantes que les exigences de rugosité, mais elles peuvent être importantes pour certaines pièces, telles que les chemins de roulement ou les surfaces d'étanchéité.

Rugosité de surface

La rugosité de surface, souvent abrégée en rugosité, fait référence à de petites irrégularités dans la géométrie de la surface. La rugosité est l'aspect le plus couramment spécifié, mesuré et calculé de l'état de surface, et de nombreuses personnes utilisent le terme « état de surface » pour décrire uniquement la rugosité.

Symboles d'état de surface

Le symbole d'état de surface de base est une coche avec le point reposant sur la surface à spécifier. Les variantes de ce symbole fournissent des instructions supplémentaires, comme décrit dans le tableau ci-dessous.

Unités de finition de surface

Ra – Rugosité moyenne

Ra est également connu sous le nom de moyenne arithmétique (AA) ou moyenne de la ligne centrale (CLA). C'est la rugosité moyenne dans la zone située entre le profil de rugosité et sa ligne moyenne. Graphiquement, Ra est la zone entre le profil de rugosité et sa ligne médiane divisée par la longueur d'évaluation. La longueur d'évaluation est normalement de cinq longueurs d'échantillon où chaque longueur d'échantillon est égale à une longueur de coupure.

Ra est de loin le paramètre d'état de surface le plus couramment utilisé. L'une des raisons pour lesquelles il est si courant est qu'il est assez facile de prendre la valeur absolue d'un signal et d'intégrer le signal à l'aide d'électronique analogique, de sorte que Ra puisse être mesuré par des instruments qui ne contiennent aucun circuit numérique.

Ra, bien que courant, n'est pas suffisant pour caractériser complètement la rugosité d'une surface. Selon l'application, les surfaces avec le même Ra peuvent avoir des performances très différentes. Voici 4 surfaces avec le même Ra et des formes assez différentes.

Pour distinguer ces différences, plus de paramètres sont nécessaires.

Rmax – Distance verticale entre le pic le plus élevé et la vallée la plus basse

Rmax est particulièrement sensible aux anomalies telles que les rayures et les bavures qui peuvent ne pas être évidentes à partir de mesures telles que Ra qui reposent sur des moyennes.

Rz – Préféré par de nombreux Européens

Rz est souvent préféré à Ra en Europe et particulièrement en Allemagne. Au lieu de mesurer à partir de la ligne médiane comme Ra, Rz mesure la moyenne des 5 plus grandes différences entre pics et vallées sur cinq longueurs d'échantillonnage. Alors que Ra est relativement insensible à quelques extrêmes, Rz est assez sensible puisque ce sont les extrêmes qu'il est conçu pour mesurer.

Tableau de finition de surface

Clé à retenir

• L'état de surface comprend l'ondulation, la configuration et la rugosité, mais il est courant que seule la rugosité soit spécifiée sur les dessins techniques.
• Ra est la rugosité moyenne, et elle sous-estime les variations de hauteur de surface.
• Rz est la profondeur de rugosité moyenne et correspond approximativement à la taille des variations de hauteur de surface les plus importantes.
• Ra
• Il est important de savoir si la rugosité est spécifiée en unités SI (micromètres) ou en unités anglaises (micro-pouces).
• Les surfaces lisses sont plus chères car davantage de processus de fabrication sont nécessaires. Par conséquent, la finition acceptable la plus rugueuse doit être spécifiée pour minimiser les coûts.