Maîtriser la finition de surface : guide de la rugosité et de son impact

Prévoyez-vous de lancer un nouveau produit sur le marché, ou avez-vous différentes conceptions de pièces que vous souhaitez fabriquer et assembler ?

La rugosité de surface de vos pièces joue un rôle important dans la durabilité et la performance de votre produit. Par exemple, les surfaces rugueuses subissent généralement des niveaux de friction élevés, les rendant plus sujettes à l'usure que les surfaces plus lisses.

Parfois, cependant, les surfaces rugueuses sont souhaitables — certaines applications nécessitent des pièces avec un niveau de rugosité favorisant l'adhérence pour le revêtement et la peinture. De plus, différents procédés de fabrication produisent différents types de finitions de surface.

Pour prendre une décision éclairée sur la finition de surface idéale et les méthodes de fabrication pour vos pièces, vous devez d'abord comprendre les tableaux de rugosité de surface dans la fabrication. Ici, nous discutons de tout ce que vous devez savoir sur la finition de surface et la rugosité et comment la mesurer.

Qu'est-ce que la finition de surface ?

Pour mieux comprendre la finition de surface, considérons une simple illustration d'une pièce usinée typique montrée dans la Figure 1. La finition de surface décrit simplement la texture globale d'une surface (ou d'une pièce), et elle est caractérisée par :

1. L'orientation (Lay)
2. L'ondulation (Waviness)
3. La rugosité de surface

Figure 1 : Pièce usinée montrant la finition de surface

 

L'orientation (Lay) fait référence au motif dominant sur la surface et à l'orientation de ce motif. Par exemple, les motifs d'orientation pourraient être verticaux, horizontaux, circulaires, perpendiculaires ou croisés ; tout dépend de la méthode de fabrication utilisée pour créer les pièces.

Figure 2 : Différents types de motifs d'orientation (Lay)

 

La rugosité de surface est une mesure des irrégularités espacées au total sur la surface d'une pièce. C'est ce que les ingénieurs et les machinistes entendent lorsqu'ils parlent de finition de surface. Plus le nombre de rugosité de surface est bas, moins la surface a d'irrégularités.

L'ondulation (Waviness) mesure un écart plus largement espacé d'une surface par rapport à sa forme nominale. Elle décrit les surfaces inégales qui apparaissent périodiquement à des intervalles plus longs que la rugosité de surface. Elle est généralement causée par des défauts d'usinage résultant de vibrations et de déflexions ou de déformations dues aux opérations de chauffage et de refroidissement.

Comment mesure-t-on la rugosité de surface ?

La Figure 3 représente la coupe transversale d'une pièce usinée typique avec des irrégularités de surface. Pour mesurer la rugosité de surface de cette pièce, vous devez mesurer la hauteur des pics de rugosité le long de la longueur de la pièce. Il existe plusieurs dispositifs de contrôle qualité pour mesurer la rugosité de surface, mais les ateliers d'usinage de premier ordre utilisent généralement le rugosimètre.

Figure 3 : Coupe transversale d'une pièce avec irrégularités de surface

 

Un rugosimètre comporte un palpeur (ou une sonde haute résolution) qui se déplace sur la surface de la cible dans une direction perpendiculaire au motif d'orientation et à vitesse constante. Grâce à des systèmes électriques spéciaux, l'appareil obtient (et amplifie) des signaux électriques pour produire un grossissement vertical plus important. Selon votre choix de normes nationales, cet appareil évalue la rugosité de surface en utilisant l'un de ces trois indicateurs :

1. Rugosité moyenne Ra
2. Hauteur moyenne d'inégalité Rz
3. Rugosité RMS

Figure 4 : Rugosimètre

Figure 5 : Rugosimètre montrant une vue agrandie du palpeur et de la pièce

 

La rugosité moyenne, également appelée moyenne de la ligne centrale, est la moyenne arithmétique de toutes les hauteurs de surface mesurées sur une surface. C'est de loin l'indicateur de rugosité de surface le plus couramment utilisé. Cependant, gardez à l'esprit que différents profils de rugosité de surface peuvent avoir le même Ra mais se comporter différemment. Par conséquent, vous pourriez avoir besoin de déterminer plus de paramètres de rugosité de surface pour distinguer ces différences.

La hauteur moyenne d'inégalité (ou rugosité moyenne Rz) évalue la rugosité de surface en calculant la moyenne des cinq plus grandes différences « pic à vallée » sur cinq longueurs d'échantillonnage. C'est un indicateur plus couramment utilisé en Europe et en Asie.

La rugosité RMS mesure la racine carrée moyenne de tous les pics et vallées d'une surface. Comme l'indicateur de rugosité RMS utilise plus de points que la rugosité Rz, il est plus précis que Rz. C'est généralement une bonne option si vous ne voulez pas calculer Ra.

Tableau de finition de surface : Conversion des indicateurs de rugosité

Le tableau 1 répertorie le tableau de conversion de la rugosité de surface pour les indicateurs Ra, Rz et RMS.

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