Qu’est-ce que la rugosité de surface et pourquoi est-ce important ?

I Qu'est-ce que la rugosité de surface ?

 

La rugosité de surface, également connue sous le nom de Surface Roughness en anglais, fait référence à ce que nous mesurons communément comme rugosité de surface dans le travail quotidien. Cela peut être compris comme les petites irrégularités, y compris les distances fines et les pics et creux minuscules, qui se produisent pendant le processus d'usinage du produit.

 

Elle est généralement définie comme la petite distance (longueur d'onde) entre deux valeurs de crête ou deux valeurs de vallée. Généralement, la longueur d'onde est inférieure à 1 mm, voire inférieure. Elle peut également être définie comme la mesure de profils microscopiques, communément appelés valeurs de micro-erreurs.

 

Lorsque nous évaluons la rugosité, il existe généralement une ligne de référence. Le point le plus élevé au-dessus de la ligne de référence est appelé point culminant, tandis que le point le plus bas en dessous de la ligne de référence est appelé point vallée. La hauteur entre le sommet et la vallée est représentée par Z, et l'espacement de la texture microscopique du produit usiné est représenté par S.

 

▲ Ligne de référence

La taille de la valeur S est généralement définie dans les normes nationales :

S < 1 mm est défini comme rugosité de surface.

1 Inférieur ou égal à S Inférieur ou égal à 10 mm est défini comme ondulation de la surface.

 

Dans les normes nationales de vérification métrologique de la Chine, la rugosité de surface est généralement évaluée à l'aide des paramètres VDI3400, Ra et Rmax, les unités de mesure étant généralement exprimées en µm.

 

Relation entre les paramètres d'évaluation

• Ra est défini comme l'écart moyen arithmétique de la courbe (rugosité moyenne).
• Rz est défini comme la hauteur en dix points des micro-irrégularités. Ry est définie comme la hauteur maximale. La différence de hauteur maximale du profil microscopique, Ry, est également appelée Rmax dans certains contextes.

 

Pour la relation spécifique entre Ra et Rmax, veuillez vous référer au tableau ci-dessous :

 

▲ Tableau : Comparaison des paramètres Ra et Rmax (μm)

 

 

II Comment se forme la rugosité de surface ?

 

La formation de rugosité de surface est provoquée par le processus d'usinage de la pièce. Des facteurs tels que la méthode d'usinage, le matériau de la pièce à usiner et les paramètres du processus affectent tous la rugosité de la surface.

 

Par exemple, lors de l'usinage par électroérosion, la surface de la pièce traitée peut présenter des creux d'évacuation.
 

Étant donné que les techniques d'usinage et les matériaux varient, les traces microscopiques laissées sur les surfaces des pièces traitées diffèrent en termes de variations de densité, de profondeur et de forme.

 

 

III L'impact de la rugosité de surface sur les pièces

 

La rugosité de la surface peut affecter la pièce à usiner sous divers aspects, notamment :

Résistance à l'usure

Stabilité de l'ajustement

Résistance à la fatigue

Résistance à la corrosion

Performances d'étanchéité

Rigidité des contacts

Précision des mesures

....

 

De plus, il influence l'adhérence du revêtement, la conductivité thermique et la résistance de contact, les performances de réflectivité et de rayonnement, la résistance au flux de fluide et de gaz et le flux de courant électrique sur les surfaces des conducteurs, entre autres facteurs.

 

▲ Rugosité de surface

 

 

IV Critères d'évaluation de la rugosité de surface

 

1. Longueur d'échantillonnage

Il s'agit de la longueur standard d'une ligne de référence spécifiée pour évaluer la rugosité de la surface. Selon les normes ISO 1997, les longueurs de référence typiques incluent 0.08 mm, 0.25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm et 8 mm.

 

2. Durée de l'évaluation

La longueur d'évaluation se compose de plusieurs longueurs de référence, notées N. La rugosité de surface sur différentes zones d'une pièce ne peut pas être représentée avec précision par une seule longueur de référence, c'est pourquoi plusieurs longueurs d'échantillonnage sont nécessaires pour l'évaluation. Les normes ISO 1997 précisent que la longueur d'évaluation comprend généralement N=5 longueurs de référence.

 

3. Ligne de référence

Il s'agit de la ligne médiane utilisée pour évaluer les paramètres de rugosité. Les méthodes courantes incluent :

• Ligne moyenne des moindres carrés : calculée à l'aide de la méthode des moindres carrés en fonction des points de données collectés.
• Ligne moyenne arithmétique du profil : ligne située à l'intérieur de la longueur d'échantillonnage où les zones au-dessus et en dessous de la ligne sont égales.

 

Bien que la ligne moyenne des moindres carrés soit théoriquement idéale, elle est difficile à appliquer en pratique. Par conséquent, la moyenne arithmétique du profil est souvent utilisée à la place d’une ligne droite proche utilisée à des fins de mesure.

 

 

V Comment mesurer la rugosité d'une surface ?

 

L'évaluation de la rugosité des surfaces est devenue de plus en plus importante dans le secteur manufacturier. Pour étudier la rugosité de surface, des équipements spécialisés sont nécessaires, tels que :

 

Instruments de mesure de la rugosité des surfaces

 

▲ Machine de mesure multifonction Formtracer série Avant

 

Les instruments de mesure de la rugosité de surface fonctionnent à l'aide d'un stylet en diamant très sensible qui glisse sur la surface, semblable à une aiguille de phonographe. L'instrument filtre électroniquement la rugosité des longueurs d'onde courtes des longueurs d'onde plus longues du profil.

 

▲ Instrument de mesure de rugosité de surface de type sonde

 

Schéma de l'instrument de mesure de rugosité de surface de type sonde :

 

▲ Schéma de l'instrument de mesure de rugosité de surface de type sonde

 

Types de sondes :

 

▲ Types de sondes

 

 

Outils portables pour la mesure

 

▲ Outils portables pour la mesure

 

Les échantillons de comparaison de rugosité, fabriqués à partir de nickel par électroformage, sont idéaux pour le traitement des métaux. Ils constituent des outils auxiliaires efficaces pour déterminer les valeurs de rugosité en comparant la pièce à usiner avec les échantillons.

 

Lors de l'utilisation de ces outils, les opérateurs déterminent la valeur de rugosité en comparant visuellement et tactilement la surface de la pièce à l'échantillon de rugosité.