La rugosité de la surface est cruciale pour la plupart des surfaces impliquées dans un contact glissant, car des facteurs tels que le taux d'usure initial et sa nature continue dépendent fortement de cette propriété. Ces surfaces sont généralement porteuses-et nécessitent des marquages de rugosité pour garantir leur adéquation à leur utilisation prévue.
De nombreux composants nécessitent des finitions de surface spécifiques pour remplir leurs fonctions requises. Les exemples incluent les paliers lisses sur une carrosserie de voiture avant de peindre ou sur un vilebrequin ou un arbre à cames.
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Qu’est-ce que la rugosité de surface ?
La rugosité de surface, comme nous l'appelons communément dans les mesures quotidiennes, peut être comprise comme l'irrégularité de fins espaces et de minuscules pics et creux lors de la fabrication du produit.
Elle est généralement définie comme la distance infime (longueur d'onde) entre deux pics ou deux vallées. Généralement, la longueur d'onde est inférieure ou égale à 1 mm. Il peut également être défini comme une mesure de micro-profils, communément appelés valeurs de micro-erreurs.
En résumé, vous avez peut-être désormais une compréhension générale de la rugosité. La section suivante fournit une analyse plus détaillée.
En général, nous utilisons une référence pour évaluer la rugosité de la surface. Le point le plus élevé au-dessus de la ligne de base est appelé la crête et le point le plus bas en dessous de la ligne de base est appelé le creux. La hauteur entre la crête et le creux est représentée par Z, et l'espacement de la micro-texture du produit traité est représenté par S.
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La valeur de S est généralement définie comme suit dans les normes de vérification nationales :
S < 1 mm : défini comme rugosité de surface
1 Inférieur ou égal à S Inférieur ou égal à 10 mm : Défini comme l'ondulation de la surface
Les normes nationales chinoises de vérification métrologique stipulent que la rugosité de surface est généralement évaluée à l'aide de trois paramètres : VDA3400, Ra et Rmax, l'unité de mesure étant généralement exprimée en μm.
Relation entre les paramètres d'évaluation
Ra est défini comme l'écart arithmétique moyen de la courbe (rugosité moyenne), Rz est défini comme la hauteur moyenne des irrégularités, et Ry est défini comme la hauteur maximale. La différence de hauteur maximale Ry du micro-profil est également représentée par Rmax dans d'autres normes.
Veuillez vous référer au tableau ci-dessous pour connaître la relation spécifique entre Ra et Rmax :
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Tableau : Comparaison des paramètres Ra et Rmax (µm)
Comment se forme la rugosité de la surface ?
La rugosité de surface est causée par le processus d'usinage d'une pièce. La méthode d'usinage, le matériau de la pièce à usiner et le processus influencent tous la rugosité de la surface.
Par exemple, lors de l'usinage par électroérosion (EDM), des bosses de décharge apparaissent à la surface de la pièce usinée.
Différents processus d'usinage et matériaux de pièce à usiner entraînent diverses marques microscopiques laissées sur la surface de la pièce usinée, telles que des variations de densité, de profondeur et de forme.
L'influence de la rugosité de surface sur les pièces
La résistance à l'usure de la pièce, la stabilité d'ajustement, la résistance à la fatigue, la résistance à la corrosion, les performances d'étanchéité, la rigidité de contact, la précision des mesures, les revêtements, la conductivité thermique et la résistance de contact, les propriétés de réflectivité et de rayonnement, la résistance au flux de liquide et de gaz et le flux de courant sur les surfaces des conducteurs ont tous différents degrés d'influence.
Critères d'évaluation de la rugosité de surface
① Longueur d'échantillonnage : la longueur unitaire de chaque paramètre. La longueur d'échantillonnage est la longueur d'une ligne de référence spécifiée pour évaluer la rugosité de la surface. Selon la norme ISO 1997, 0,08 mm, 0,25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm et 8 mm sont généralement utilisés comme longueurs de référence.
② Longueur d'évaluation : se compose de N longueurs de référence. La rugosité de surface des différentes parties d'un composant ne peut pas être représentée avec précision par une seule longueur de référence ; par conséquent, N longueurs d’échantillonnage sont nécessaires pour évaluer la rugosité de la surface. Selon la norme ISO 1997, la longueur d'évaluation est généralement N égale à 5.
③ Ligne de référence : La ligne de référence est la ligne centrale du profil utilisée pour évaluer les paramètres de rugosité. Généralement, il existe des lignes médianes des moindres carrés et des lignes médianes arithmétiques de profil.
[Ligne centrale des moindres carrés] est calculée à l'aide de la méthode des moindres carrés à partir des points collectés pendant la mesure.
[Profile Arithmetic Mean Centerline] garantit que les zones des deux parties du profil au-dessus et au-dessous de la ligne centrale sont égales dans la longueur d'échantillonnage.
Théoriquement, la ligne médiane des moindres carrés est la ligne de référence idéale, mais elle est difficile à obtenir dans des applications pratiques. Par conséquent, la ligne centrale moyenne arithmétique du profil est généralement utilisée à la place, et une ligne droite avec une position approximative peut être utilisée pendant la mesure.
Comment obtient-on la rugosité de la surface ?
L'évaluation de la rugosité des surfaces est de plus en plus appréciée dans le secteur manufacturier. Pour étudier la rugosité de surface, il faut une machine spécialisée : un instrument de mesure de la rugosité de surface. (Image : série Formtracer Avant) Un instrument de mesure de la rugosité de surface utilise un stylet en diamant très sensible pour parcourir la surface, un peu comme un micro de phonographe. Il sépare ensuite la petite-rugosité de longueur d'onde des-ondulations et contours à grande échelle des longueurs d'onde plus longues-un processus connu sous le nom de filtrage électronique.
*Les caractéristiques des instruments de mesure de rugosité de type stylet-sont définies dans la norme ISO 3274:1996.
(Image : Schéma schématique d'un instrument de mesure de rugosité de surface de type stylet-)
Même si les mesures de rugosité de surface les plus précises et complètes utilisent des machines de mesure spécialisées, dans certains cas, des kits d'outils portables peuvent être utilisés pour une opération plus rapide et moins coûteuse-, comme indiqué ci-dessous :
Les plaques de comparaison de rugosité sont des échantillons à base de nickel-réalisés par électroformage. Ils sont idéaux pour le travail des métaux et constituent des outils auxiliaires très efficaces.
L'opérateur passe simplement son ongle sur chaque surface d'un ensemble pour trouver la correspondance la plus proche de la pièce à comparer. Certaines personnes utilisent ces ensembles de modèles comme tables de recherche, mais il est important de noter qu'il ne s'agit pas de normes matérielles. Les machines de mesure de rugosité offrent différentes fonctions, utilisent différentes méthodes d'évaluation et leur coût varie. Avant de sélectionner une machine, il est conseillé de consulter des fabricants professionnels pour choisir le modèle le plus adapté à vos besoins.
