Processus d’usinage et rugosité de surface associée

La finition de surface correcte influence considérablement la fonctionnalité, la durée de vie et les coûts de fabrication des composants. Dans ce blog, vous apprendrez tout ce que vous devez savoir, des bases de la rugosité des surfaces aux méthodes de mesure et aux normes internationales, en passant par des exemples pratiques sur la mention de la rugosité dans les dessins et les méthodes d’usinage qui offrent la qualité souhaitée. Plongez dans le monde de la précision et découvrez pourquoi les micromètres peuvent également faire toute la différence !

Qu’est-ce que la rugosité de surface ?

La rugosité de surface ou la rugosité des surfaces décrit l’irrégularité et la texture microscopiques créées par les processus d’usinage à la surface d’un matériau. Cette irrégularité est souvent trop petite pour être perçue à l’œil nu, mais elle influence considérablement les propriétés mécaniques, chimiques et optiques d’un composant.

On mesure généralement la rugosité par le profil de la surface, dans lequel les écarts par rapport à une surface idéalement lisse sont consignés sous forme de pics et de vallées. Ces écarts sont mesurés en micromètres (μm) et sont décrits en utilisant diverses caractéristiques. Dans les applications industrielles, la rugosité de surface n’est pas un aspect négligeable. En effet, elle influence des facteurs tels que la friction, l’adhérence, le comportement à l’usure, le pouvoir lubrifiant et la résistance à la corrosion. Une rugosité optimale peut aider à prolonger la durée de vie des composants, à augmenter l’efficacité de la machine ou à améliorer la fonctionnalité des joints, des roulements et d’autres composants.

Quels sont les types de traitements de surface ?

La rugosité de surface est décrite par divers paramètres qui aident à caractériser l’état d’une surface. Chacun de ces paramètres fournit différentes informations sur la microstructure et la qualité d’une surface. Certains des paramètres les plus importants sont expliqués ci-dessous :

• Rugosité Ra (valeur de rugosité moyenne arithmétique) : Ra est le paramètre le plus couramment utilisé pour décrire la rugosité de surface. Il mesure la distance moyenne des profils de rugosité à partir de la ligne centrale d’une surface. Ra fournit une moyenne simple de la hauteur et de la profondeur des écarts de surface et donne une estimation générale de la rugosité.
• Rugosité Ry (rugosité maximale) : Ry désigne le pic individuel le plus élevé et la vallée la plus profonde dans une section de mesure spécifique. Il décrit donc la plus grande distance verticale à la surface.
• Rugosité Rz (valeur de hauteur à dix points) : Rz décrit la différence entre les cinq pics les plus élevés et les cinq vallées les plus basses dans une section de mesure. Contrairement à Ra, qui fournit une valeur moyenne, Rz se concentre sur les hauteurs et profondeurs extrêmes et fournit un résultat plus précis sur la rugosité maximale d’une surface.
• Rugosité Rt (hauteur totale du profil) : Rt décrit la distance entre l’écart le plus élevé et le plus faible d’une surface sur toute la longueur du profil mesuré. Il fournit une valeur de rugosité totale en prenant en compte les pics et vallées extrêmes sur l’ensemble du champ de mesure.

Le calcul exact de ces paramètres peut être assez complexe et nécessite des instruments de mesure et des méthodes mathématiques spéciaux. Si vous souhaitez obtenir un calcul détaillé de la rugosité de surface, vous trouverez plus d’informations dans notre article de blog sur la mesure et la détermination de la finition de surface et du graphique de rugosité.

Méthodes de mesure de la rugosité de surface

La rugosité de surface est mesurée à l’aide de différents instruments de mesure et méthodes de mesure. Les techniques les plus courantes sont :

• Méthode de balayage sectionnel : Dans ce cas, une pointe de balayage de précision scanne la surface de la pièce à usiner tout en enregistrant les hauteurs et les profondeurs du profil de surface. Le capteur enregistre le profil à partir duquel on peut dériver divers paramètres de rugosité tels que Ra, Rz ou Rt. Cette méthode convient à un large éventail de surfaces, mais ne génère qu’une vue bidimensionnelle de la rugosité.
• Mesure optique de la rugosité : Les instruments de mesure optiques génèrent une image tridimensionnelle de la surface. Ces méthodes sont particulièrement utiles pour les matériaux sensibles ou mous qui pourraient être endommagés par une pointe mécanique.
• Numérisation laser : Les méthodes laser utilisent un faisceau lumineux focalisé pour mesurer la surface. Cela permet de mesurer les structures de surface sans contact avec une vitesse et une précision élevées.

Normes internationales de rugosité de surface

La rugosité de surface est mesurée et spécifiée conformément aux normes reconnues internationalement. La norme ISO 25178, par exemple, désigne des mesures tridimensionnelles de la texture de surface, elle revêt une importance croissante parce que les processus de fabrication modernes génèrent souvent des structures de surface complexes. Les normes internationales garantissent que la mesure et la spécification de la rugosité de surface restent cohérentes et comparables dans le monde entier. Ces normes fournissent des définitions et des directives de mesure claires utilisées par l’industrie manufacturière pour s’assurer que les composants répondent aux exigences fonctionnelles et qualitatives.

Comment la rugosité de surface est-elle indiquée dans les dessins ?

Les spécifications de surface dans les dessins d’ingénierie décrivent la qualité spécifique d’une surface, y compris sa rugosité, sa courbure et ses méthodes d’usinage. Les ingénieurs et les spécialistes de la fabrication utilisent des symboles standardisés pour communiquer avec précision les exigences de finition de surface. On crée la base de la fabrication des composants en spécifiant la rugosité de surface, les méthodes d’usinage et les directions de grain dans les dessins. Ces symboles et valeurs respectent les normes internationales, telles que la norme ISO 1302, qui garantit des spécifications et des méthodes de mesure uniformes à l’échelle mondiale. Certains symboles de rugosité de base sont expliqués ci-dessous.

Le symbole de surface est un symbole normalisé utilisé dans les dessins techniques pour communiquer les exigences de finition de surface d’une pièce à usiner. Il est utilisé pour présenter des informations sur la rugosité de la surface, la méthode d’usinage, la direction du grain, le gauchissement et d’autres aspects pertinents de la surface.

Méthodes d’usinage pour modifier la finition de surface

Différentes méthodes, telles que le tournage, le fraisage, le meulage ou le rodage, génèrent chacune des rugosités différentes qui influencent la fonctionnalité et la qualité des composants fabriqués. Selon l’application, une surface grossière ou particulièrement lisse peut être nécessaire pour réduire la friction, l’usure ou la sensibilité à la corrosion. Le tableau suivant répertorie la rugosité sur les surfaces et présente les méthodes à utiliser pour obtenir ces rugosités.

Importance de la rugosité de surface dans les applications industrielles

La rugosité de surface joue un rôle important dans les applications industrielles, en particulier lorsqu’il s’agit de réduire les frictions et l’usure. En fonction du profil de rugosité, les surfaces peuvent provoquer soit une friction plus élevée, soit mieux maintenir le film lubrifiant et ainsi améliorer l’efficacité des composants de la machine. Cependant, afin de mieux comprendre les relations entre la finition de surface et le comportement de friction, il est tout aussi important de comprendre les concepts de friction et de coefficient de friction. Dans ce contexte, la rugosité de surface affecte directement le coefficient de friction, qui est déterminant pour le contact entre les composants. Vous souhaitez en savoir plus ? Pour en savoir plus sur les bases du coefficient de friction, ses méthodes de mesure et ses applications en ingénierie, consultez notre blog.