Mesurer et comprendre l'état de surface

La finition de surface est une mesure de la texture globale d'une surface, composée de trois éléments clés :lay, ondulation et rugosité. Lay fait référence au motif dominant sur la surface, souvent produit par le processus de fabrication lui-même, l'ondulation mesure la variation périodique de la finition de surface et la rugosité est un calcul du lissé relatif du profil d'une surface.

La finition de surface est importante pour plus que l'esthétique - elle détermine souvent la façon dont la pièce réagira et se comportera dans son environnement d'utilisation finale. Une finition de surface rugueuse peut être sujette à l'usure ou créer des opportunités de rupture et de corrosion dans certaines applications. Cependant, cela peut également aider à masquer les rayures et les imperfections mieux qu'une finition parfaitement lisse.

La rugosité est l'élément de finition de surface le plus couramment référencé. En fait, la "rugosité de surface" est ce que de nombreux machinistes veulent dire lorsqu'ils parlent de "finition de surface". Pour les besoins de cet article, nous utiliserons "finition de surface" comme terme générique qui inclut (mais sans s'y limiter) la rugosité lorsque nous discuterons de la façon de mesurer la finition de surface.

Comment mesurer la finition de surface

La finition de surface peut être mesurée de plusieurs manières, y compris par des méthodes de mesure directe, sans contact, de comparaison ou en cours de fabrication.

Les méthodes de mesure directe, ou de « contact », utilisent un stylet, comme l'aiguille d'un tourne-disque, pour mesurer physiquement la finition de surface en créant un profil de ses paramètres de rugosité. Les méthodes sans contact remplacent ce stylet par des capteurs optiques et des lumières ou des impulsions ultrasonores.

Les méthodes de comparaison impliquent la création d'un échantillon de finition de surface à l'aide du même équipement ou processus. Ces techniques, qui comprennent généralement de simples vérifications visuelles ou tactiles, peuvent être utiles lorsque les paramètres de rugosité ne doivent être qu'approximatifs. Cependant, ces méthodes ne sont évidemment pas idéales pour vérifier des détails fins ou des tolérances serrées. Les méthodes en cours de fabrication déterminent les paramètres de rugosité comparatifs au milieu du processus de production, grâce à l'utilisation de techniques telles que la vision industrielle, l'inductance magnétique et les ultrasons.

Lorsqu'il s'agit de prendre spécifiquement des mesures de rugosité de surface, il existe trois principaux types de méthodes :les techniques de profilage, de surface et de microscopie. Les techniques de profilage prennent des mesures de la surface de la pièce avec des sondes de balayage à haute résolution. Les techniques de zone, telles que la diffusion optique ou ultrasonique, mesurent une région de la surface et utilisent des modèles statistiques pour extrapoler le reste de la topologie de surface de la pièce.

Les techniques de microscopie électronique permettent aux machinistes d'examiner la finition de surface dans les moindres détails, mais ces outils sont limités par leurs petits champs de vision. L'échelle sur laquelle fonctionnent les microscopes électroniques ne permet de visualiser qu'une petite partie de la surface à un moment donné, ce qui nécessite plusieurs balayages pour établir les paramètres de rugosité moyenne.

Comprendre les tableaux de rugosité de surface

La première fois que vous voyez un tableau de finition de surface, vous trouverez probablement une gamme d'abréviations que vous n'avez jamais rencontrées auparavant. Voici trois des symboles et paramètres de rugosité de surface les plus couramment utilisés :

• Ra , la mesure la plus utilisée pour mesurer l'état de surface, est la mesure de la rugosité de surface moyenne d'une pièce. Ra mesure l'écart d'un profil de rugosité par rapport à la ligne moyenne. Le tableau d'état de surface Ra est généralement utilisé pour les valeurs absolues, mais présente certaines lacunes qui rendent d'autres paramètres inestimables lors de la tentative de définition, d'évaluation et de reproduction de la topologie de surface. Ra est le plus couramment utilisé aux États-Unis.
• Rmax , qui mesure les distances verticales des pics et des creux d'une surface, est idéal pour détecter les bavures, rayures et autres anomalies difficiles à détecter avec le tableau de finition de surface Ra.
• Rz est une mesure de la hauteur maximale moyenne d'un profil de surface. Ce paramètre est calculé à partir des valeurs moyennes des cinq plus grandes différences entre les pics et les vallées sur l'ensemble de la surface. Le paramètre Ra peut être insensible à certains extrêmes, entraînant des mesures erronées ou imprécises - Rz aide à éliminer certaines de ces possibilités d'erreur. Rz est le plus souvent utilisé à l'échelle internationale.

Les tableaux de finition de surface sont généralement mesurés en micromètres ou en micropouces - plus la mesure est petite, plus la finition de surface est fine. Pour mettre quelques chiffres en pratique :

• Si votre pièce a une cote en micromètres de 12,5, elle a une cote en micropouces de 500. Cela signifie que la pièce a une finition de surface rugueuse et de mauvaise qualité, probablement à cause d'avances grossières et de coupes lourdes.
• Si votre pièce a une cote en micromètres de 3,2, elle a une cote en micropouces de 125. Il s'agit du type de surface le plus rugueux recommandé pour les pièces et est souvent utilisé pour ceux qui doivent résister à des contraintes, des charges ou des vibrations élevées.
• Si votre pièce a une cote micrométrique de 0,8, elle a une cote micrométrique de 32. Il s'agit d'une finition de surface d'usinage de haute qualité qui nécessite des conditions étroitement contrôlées mais qui est relativement facile à réaliser avec des rectifieuses cylindriques, sans centre ou de surface. Une finition de surface idéale pour les pièces qui ne supporteront pas un mouvement continu ou des charges lourdes.

Consultez un tableau complet de finition de surface pour plus de détails.

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L'obtention d'une finition de surface appropriée ne se limite pas à rendre les pièces esthétiquement attrayantes pour les clients. Cela permet également de s'assurer que la pièce fonctionne comme prévu. La rugosité de surface peut être mesurée de différentes manières, mais les techniques répertoriées dans cet article constituent un aperçu très général des méthodes de mesure de la finition de surface.

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