Les critères d’états de surfaces définis par les normes (ANSI/ISO) sont extrêmement nombreux.

(1)

École de technologie supérieure

Génie de la production automatisée Roland Maranzana

GPA-210, États de surfaces 1

Plan du cours

 Dessin industriel: Un rappel

 Tolérances dimensionnelles et Ajustements

 Tolérances géométriques

 Cotation fonctionnelle

 États de surfaces

 Cotation au maximum de matière

 Procédés d'obtention des pièces brutes

 Procédés d'usinage

 Isostatisme

 Transferts de cotes et d'orientation

 Rédaction de gammes d’usinage

(2)

Plan du chapitre

 Nécessité de l’étude des états de surfaces

 Terminologie

 Types de défauts

 Critères d’état de surfaces

 Spécification des états de surfaces

 Appareils de mesure

 Procédé de fabrication et états de surfaces

(3)

Définition d’une pièce pour remplir une fonction donnée

 Dimensions fonctionnelles

 Tolérances géométrique

 États de surface

 Spécification et contrôle des états de surface

 L’état de surface influence:

 Coefficient de frottement

 Étanchéité

 Comportement en fatigue

 Exemples

(4)

 Surfaces:

 géométrique spécifiée

 réelle

 mesurée

 La surface mesurée est liée à la méthode de mesure choisie

cote nominale

Surface géométrique (idéale)

Surface réelle

Surface spécifiée (permise)

Surface mesurée par le système de palpeur palpeur de mesure

R_a

(5)

Étude du profil selon une coupe perpendiculaire à la surface

 4 ordres de défauts

 Écart de forme (Planéité, Cylindricité, etc.)

 Ondulation

 Strie - Sillon

 Fente - Piqûre

Profil réel

2^e ordre: ONDULATION 1^erordre: ÉCART DE FORME

3^e ordre: STRIE, SILLON (périodique)

4^e ordre: ARRACHEMENT, MARQUE D’OUTIL (fente apériodique) 2mm

(6)

(7)

Définitions préliminaires

 Longueur d’évaluation

 Longueur de base

 Ligne enveloppe supérieure (LES)

 Segments de droite joignant les points les plus hauts des saillies locales

(8)



Les critères d’états de surfaces définis par les normes (ANSI/ISO) sont extrêmement nombreux.



Les critères d’états de surface les plus couramment utilisés:

 Critères physiques

 Macro-géométriques (ordre 2) Ondulation:

 W Profondeur moyenne d’ondulation

 AW Pas moyen de l’ondulation

 Micro-géométriques (ordre 3 et 4) Rugosité:

 R Profondeur moyenne de rugosité

 AR Pas moyen de rugosité

 Rmax Profondeur maximale de rugosité

 Critères statistiques

 Écart moyen arithmétique:

 Ra Rugosité

 Autres

 Wmax, Wt,

(9)

 Critères physiques

macro-géométriques (ordre 2)

 W: Profondeur moyenne d’ondulation

 AW: Pas moyen de l’ondulation

(n: nombre de longueurs de base)

.

1   3

 avec n

n W

W W  ⁿ

.

1  3

 avec n

n

AW

AW AW  ⁿ

(10)

 Critères physiques micro-géométriques (ordres 3 et 4)

 R: Profondeur moyenne de rugosité = RUGOSITÉ

 AR: Pas moyen de rugosité

 Rmax: Profondeur maximale de rugosité

.

1    8

 avec n

n R

R R  ⁿ

.

1   8

 avec n

n

AR

AR AR  ⁿ

(11)

 Critères statistiques: Rugosité Ra

 Longueur de base: La longueur d’évaluation (échantillon) est

divisée en tronçons successifs correspondant à la longueur de base

 Ligne moyenne: Pour chaque longueur de base, la ligne étant assimilée à une droite, la somme des aires au-dessus de la ligne moyenne est égale à la somme des aires au-dessous

 Seule la rugosité demeure

(12)

 Critères statistiques (suite)

 Rugosité Ra

 Écart moyen arithmétique par rapport à la ligne moyenne

 l: longueur de base

  

^ ^ ^

 ¹

0

1 1

n z R z

ou dx

x l z

R_a _a  ⁿ

(13)



Symbole complet d’état de surface (ISO/ANSI)

 1. Critère d’état de surface demandé (un ou plusieurs)

 2. Valeur du critère (un ou plusieurs)

 3. Direction des stries par rapport à la surface (dia 2/4)

 4. Fonction de la surface

 5. Procédé d’élaboration proposé

Exemple

(14)



3. Direction des stries (suite)

(15)

(16)

5. Symboles désignant les procédés d’élaboration proposés

(17)



Choix des états de surface

 Fonction de la surface

 Exemple

 Disque d’embrayage Ra 3.2 micron

 Tambour de frein Ra 1.6 micron

 Roulements Ra 0.025 micron

 Coût!

(18)



Échantillons viso-tactiles



Appareils électroniques à palpeur



Appareils optiques

(19)



Échantillons viso-tactiles

 Rugosité suivant le procédé d’usinage

 Comparaison visuelle et au toucher

 Peu coûteux, rapide

 Échantillons obtenus par usinage contrôlé

(20)



Appareils électroniques à palpeur

 Un bras se déplace sur la surface à mesurer

 Le palpeur (stylus) capte les déplacements

(21)



Appareils électroniques à palpeur (suite)

 Le patin associé au palpeur élimine défauts d’ordre 1 et 2

 Le palpeur guidé hors-pièce détecte irrégularités d’ordre 1 et 2

(22)



Appareils électroniques à palpeur (suite)

 Sortie vers une valeur moyenne (R ou Ra)

 Sortie vers un traceur de profile

(23)



Appareils électroniques à palpeur (suite)

 Le profil fournit plus d’information qu’une valeur moyenne

(24)



Appareils électroniques à palpeur (suite)

 Palpeur associé à un patin

 Le patin filtre les ondulations

 Capteur inductif vs capteur piézo-électrique

(25)



Montage d’un appareil électronique à palpeur

(26)



Appareils optiques

 Défauts de 3e et 4e ordres

 Microscope à éclairage oblique

 2 lumières de couleurs différentes augmentent la qualité des détails

 Microscope interférentiel

 Franges lumineuses d’interférence éclairent une mince partie

 Réflectomètre

 Relation entre rugosité et quantité de lumière incidente diffractée

(27)



Les critères d’états de surfaces définis par les normes (ANSI/ISO) sont extrêmement nombreux.

Plan du cours

Plan du chapitre

Les critères d’états de surfaces définis par les normes (ANSI/ISO) sont extrêmement nombreux.

Les critères d’états de surface les plus couramment utilisés:

macro-géométriques (ordre 2)

  

Symbole complet d’état de surface (ISO/ANSI)

3. Direction des stries (suite)

Choix des états de surface

Échantillons viso-tactiles

Appareils électroniques à palpeur

Appareils optiques

Échantillons viso-tactiles

Appareils électroniques à palpeur

Appareils électroniques à palpeur (suite)

Appareils électroniques à palpeur (suite)

Appareils électroniques à palpeur (suite)

Appareils électroniques à palpeur (suite)

Montage d’un appareil électronique à palpeur

Appareils optiques

Pour un procédé donné, les états de surface sont plus ou moins coûteux à obtenir

Coût relatif approximatif en fonction de Ra pour Fraisage en

bout avec outil au carbure

Plages de rugosité de surfaces brutes et

usinées en fonction des

procédés de fabrication