Concentricité DE/DI dans l'approvisionnement de tubes : Points clés

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

La question de comment vérifier la concentricité de deux diamètres revient souvent dans l'approvisionnement de tubes. Elle implique de déterminer l'épaisseur de paroi — la mesure entre le diamètre extérieur (DE) et intérieur (DI) — en différents points pour voir sa constance par rapport à un axe central. Le défi : établir un axe central théorique servant de référence (axe de référence). Cela rend la concentricité parfaite presque aussi difficile à mesurer qu'à atteindre. Voici ce qu'il faut garder à l'esprit avant de spécifier des mesures DE/DI avec exigences de concentricité.

1. Qu'est-ce que la concentricité ?

Parmi les tolérances GD&T, la concentricité est complexe — une sorte de « symétrie circulaire » pour établir une zone de tolérance pour les points médians d'une pièce cylindrique ou sphérique. Différence avec la cylindricité : la cylindricité indique rondeur et rectitude sur tout l'axe d'une pièce 3D, tandis que la concentricité compare un DE et un DI ou la rondeur en deux points différents. Parfois appelée coaxialité, la concentricité GD&T « contrôle l'axe central de la caractéristique référencée, par rapport à un axe de référence » (GD&T Basics). Plus simplement : mesure de la constance de l'épaisseur de paroi d'un tube, tuyau ou cylindre. La concentricité contrôle un axe central dérivé des points médians de la pièce, mesurés en sections transversales. Si concentricité « parfaite », l'épaisseur entre DE et DI serait identique en chaque section, à chaque point du diamètre.

Pourquoi la concentricité est-elle si complexe ?

La concentricité des tubes repose sur des mesures depuis un axe dérivé, pas une surface tangible. Elle crée une zone de tolérance cylindrique théorique 3D dans laquelle tous les points médians dérivés doivent tomber. C'est pourquoi la concentricité est généralement réservée aux pièces de haute précision où il y a un besoin critique de contrôler ces points médians.

Excentricité vs concentricité

Quand vous avez des variations d'épaisseur de paroi, vous avez un tube excentrique — le centre du cercle formé par le DE est à un point différent du centre du cercle formé par le DI (les deux cercles ne sont pas concentriques). L'excentricité se mesure en examinant une section transversale pour déterminer l'épaisseur min et max. Puis calculer la différence entre min et max et diviser par deux.

2. Appels de concentricité DE/DI

Les exigences de concentricité DE/DI peuvent être indiquées sur un dessin de plusieurs façons :

• Symbole GD&T de concentricité (cercle dans cercle)
• Pourcentage d'excentricité
• TIR (Total Indicator Reading / Lecture Totale d'Indicateur)
• Énoncés écrits : « DE et DI doivent être concentriques dans 0,00X pouces »

Un autre terme parfois utilisé : fausse-rondeur de paroi (wall runout), même chose que TIR. Calculé en mettant un indicateur sur la pièce pendant qu'elle tourne sur son axe, mesurant non seulement la concentricité mais aussi la circularité. La fausse-rondeur dérive de l'excentricité et décrit la variation d'épaisseur par rapport à une paroi nominale. Exprimable comme : épaisseur max moins min, ou excentricité x 2. Là où ces termes décrivent les exigences, fournisseurs et ateliers de coupe de précision sont mis au défi de déterminer non seulement le processus machine, mais aussi comment mesurer la concentricité pour répondre à la spécification.

3. Défis de mesure de la concentricité

Difficulté de mesurer la concentricité et déterminer si DE/DI spécifiés sont atteints. En plus du problème d'établir l'axe central théorique, mesurer la concentricité requiert :

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

On pourrait utiliser un micromètre ou comparateur optique pour mesurer la concentricité de certaines pièces. Mais la tâche est mieux effectuée avec une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) ou autre dispositif de mesure informatisé. Cependant, la MMT est chronophage, donc coût ajouté. Autre défi : avec le micromachinage actuel, les pièces à mesurer sont souvent plus petites que jamais. Ex: minuscules tubes de précision pour composants de dispositifs médicaux — comment vérifier la concentricité de deux diamètres dans des tubes très, très petits ?

4. Quand la concentricité est-elle nécessaire ?

Avec toute cette complexité, la concentricité n'est généralement utilisée que pour pièces nécessitant un très haut degré de précision pour fonctionner. Si la concentricité est critique dépend de l'usage final, comme si une entité physique avec son propre DE doit s'insérer dans le tube. Ex:

• En général, si un tube doit entrer dans une ouverture et une autre pièce doit s'insérer dans le DI du tube, alors DE, DI et concentricité doivent tous s'aligner pour que toutes pièces fonctionnent ensemble.
• Mais si l'application nécessite passage de liquide ou gaz, la concentricité peut ne pas importer, car la non-concentricité n'empêcherait pas l'écoulement.

Même où la concentricité n'est pas critique, il peut être important de savoir jusqu'où hors concentricité le DE/DI peut aller. Ex: liquide/gaz sous pression dans un tube — il faut spécifier une épaisseur de paroi minimum acceptable pour garantir que la pression ne cause pas de rupture dans une zone mince de la paroi non-concentrique. Le choix du matériau peut aussi se rapporter à la concentricité ou épaisseur min/max. Ex: tube soudé qui subira rectification — spécifier épaisseur minimum pour éviter que la paroi ne soit trop rectifiée et casse la soudure. De même, pour déplacer liquide sous haute pression, un matériau sans soudure étiré (non soudé) est meilleur pour minimiser risque de rupture. Mais si le tube ne fait que libérer de l'air dans l'environnement, le tube sans soudure serait du sur-dimensionnement.

5. Alternative : Concentricité vs faux-rond (runout)

Dans certains cas, on peut éviter le temps et coût de vérification de la concentricité en la remplaçant par le faux-rond (runout), plus facile à mesurer et plus facilement atteignable. Alors que la concentricité examine comment une caractéristique cylindrique est centrée sur un axe théorique, le faux-rond examine de combien la caractéristique s'écarte d'un cercle parfait centré sur un axe de rotation. En d'autres termes, le faux-rond est une combinaison de concentricité et circularité — et si une pièce est parfaitement ronde, le faux-rond égalera la concentricité. Bien que différents, ils peuvent souvent être utilisés de manière interchangeable pour atteindre le même résultat de base. Grande différence : avec le faux-rond, on peut physiquement toucher et mesurer la surface. Contrôler le faux-rond contrôlera aussi la concentricité, bien que pas dans la même mesure que la concentricité seule. (En savoir plus sur le faux-rond : circular runout, total runout, TIR.)

Concevoir des tubes avec des tolérances réalisables à l'esprit

Rappelez-vous : la faisabilité de produire des pièces dans vos tolérances acceptables est une considération critique lors de vos dessins. C'est pourquoi la plupart des machinistes, techniciens de mesure et ingénieurs conception recommandent d'éviter la concentricité DE/DI quand possible. Utilisez plutôt d'autres symboles GD&T applicables dans vos dessins et conceptions de tubes — prévenant les défis de concentricité en ne la concevant pas dans la pièce dès le départ. Pour en savoir plus sur comment la spécification des caractéristiques et tolérances GD&T affecte la qualité de fabrication, téléchargez notre livre blanc gratuit Comment affiner votre demande de devis à votre avantage maximal : Questions fréquentes dans l'approvisionnement de petites pièces.