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THERMINOLOGIE DE LA SCIENCE DE
LA METROLOGIE
LA METROLOGIE
La métrologie est l'ensemble des moyens techniques utilisés pour le contrôle des spécifications dimensionnelles des pièces
mécaniques et des paramètres physiques (Pression , Température, Compression
moteur…etc.) .
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LE CONTÔLE
En mécanique automobile, la métrologie s'intéresse :
- au contrôle des organes mécaniques pouvant subir une usure
ou une déformation due au fonctionnement (ex: frottement
cylindre/piston, Écartement des bougies, plaquettes de frein,
coussinet de vilebrequin, les axes des têtes de bielle).
La technique de contrôle nous permet donc de constater si la pièce correspond aux exigences demandées.
LE CONTÔLE
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Il existe 2 phases de contrôle:
- Le contrôle subjectif: Évaluation sans appareil, par le toucher, visuel…
- Le contrôle objectif: Évaluation par mensuration ou par calibrage
C’est par le contrôle que l’on peut constater si la pièce correspond aux exigences demandées
PHASES DE CONTRÔLE
CONDITIONS D'EXÉCUTION
- La grande précision des appareils de mesures impose : Manipulation soignée (pas de choc)
Un entretien régulier et approprié
Un rangement systématique après utilisation.
Étalonnage périodiques
Température ambiante de la pièce à contrôler et des instruments de mesures voisine de 20°
Pièce à contrôler propre
- Les conditions d’exécution sont :
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TYPES DE MESURES
par mesure directe : calibre à coulisse, micromètre
par comparaison : comparateur, cale étalon
par calibrage : jauges de tolérances maxi
et mini, calibres à mâchoires
Incertitude de mesure
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DIAGRAMME CAUSES EFFETS: Incertitude de mesure
SITUATION = EFFET
Incertitude de Mesure
Famille des causes
Nature des causes CAUSES
Méthode
Nbr de mesure
Choix de l’appareil Choix de méthode
Appareil de Mesure
Résolution
Température
Date dernier Étalonnage
Produit à Mesurer
Température
Défaut géométrique
Traces de choc
Opérateur
Expérience
formation
Vue
Environnement
Température
Vibrations
Poussière
ETALONNAGE
Il est fait avec des gens professionnels
et agrées par le BNM en utilisant des
instruments spéciaux (des étalons …).
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DIFFERENTES MESURES EN MECANIQUE
AUTOMOBILE
ALESAGE
L' alésage correspond au diamètre intérieur du cylindre (ou de la chemise). on donne souvent sa valeur associés à la course du piston pour connaître le volume de la cylindrée.
Alésage
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Course
Distance entre la position haute du piston PMH et sa
position basse PMB. Elle est souvent associée à
l' alésage pour déterminer la cylindrée.
Cylindrée
Volume de la chambre de combustion. Elle dépend donc de l' alésage et de la course.
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A l é s a g e
u n i t a i r e C o u r s e
C y l i n d r é e d C
On a : V est généralement exprimé en cm3 avec d (Diamètre) et c (Course) en cm3. On exprime également les cylindrées en litre (1litre = 1000 cm3).
Dans le cas où le moteur a plusieurs cylindres, on multiplie la cylindrée unitaire par le nombre de cylindres pour obtenir la cylindrée totale.
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Moteur Cylindres unitaire
Cylindrée Cylindrée
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CHAMBRE DE COMBUSTION
Chambre de combustion de Volume v
Course
Rapport volumétrique (ou Taux de compression)
Si l’on appelle V la cylindrée et v le volume de la chambre de combustion, on a un volume maximum (V+v) lorsque le piston est au PMB et un volume minimum (v) lorsque le piston est au PMH. On appelle taux de compression le rapport R :
Le taux de compression a une influence capitale sur le fonctionnement du moteur.
R = (V + v) / v
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TAUX DE COMPRESSION : T = (V+v) / v
V = Volume du cylindre, piston en P.M.B v = volume du cylindre, piston en P.M.H
Rapport volumétrique (ou Taux de compression)
De nombreux paramètres empêchent cependant de relever le taux de compression au-delà de certaines limites :
La température : selon la relation qui lie entres autres la pression et le volume d’un gaz, plus le taux de compression sera élevé, plus les températures régnant dans la chambre de combustion seront importantes.
La pollution : parallèlement a l’élévation de température, un taux de compression élevé pénalise l’extension du front de flamme dans la chambre lors de la combustion, ce qui a pour effet d’augmenter sensiblement la productions de gazs imbrûlés nocifs (oxyde d’azote notamment)
La résistance mécanique : à pression élevée, contraintes mécaniques élevées. Au-delà d’un certain taux de compression, les alliages aluminium des moteurs actuels peuvent avouer leurs limites et présenter des problèmes de fiabilité. Le taux de compression d’une voiture actuelle se situe généralement entre 8,5 et 12/1 pour un moteur atmosphérique, entre 7 et 10 pour un moteur suralimenté et entre 18 et 25 pour un diesel. Ces disparités tiennent d’une part au carburant (et à ces caractéristique de détonation) et d’autre part à la pression à laquelle les gazs pénètrent dans la chambre de combustion (plus élevée que la normale dans le cas d’un moteur suralimenté)
Rapport volumétrique (ou Taux de compression)
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LES APPAREILS
DE MESURE
LES APPAREILS DE MESURE
Règles et cales étalons, Calibre à coulisse,
Pied de profondeur, micromètre ou palmer, jauge,
tampons, calibres à mâchoires, bagues,
comparateurs.
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REGLES ET
CALES ETALONS
REGLES – REGLETTES- METRES
Les règles graduées : avec une graduation étalonnée uniformément permettant une lecture directe de la mesure.
Les réglettes en acier à ressort mince et dur : avec une graduation de 0.5 mm ou 1mm et une longueur de 300 mm ou 500 mm
Les règles de travail graduées : en acier non-durci, à graduation définies par leur but d’utilisation
Les mètres à rouleau en lin, en plastique ou en acier : pour des mesures de longueurs courbes, utilisés pour des mesures approximatives
Les mètres pliants en métal, en bois ou en
plastique
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CALES ETLONS
Les cales étalons: de section rectangulaire ou circulaire en acier ou en
métal dur, utilisés pour contrôler ou étalonner des calibres ou des
instruments de mesure
Pied à Coulisse
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PIED A COULISSE
Le Vernier au 1/10
Précision du 1/10 = 0.1 mm Le Vernier au 1/20
Précision du 1/20 = 0.05 mm Le Vernier au 1/50
Précision du 1/50è = 0.02 mm
PIED A COULISSE
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PIED A COULISSE
MÉTHODE GÉNÉRALE DE LECTURE
1° Lire le nombre entier de mm, à gauche du zéro du vernier.
2° Localiser la graduation du vernier (une seule possible) qui coïncide avec une graduation quelconque de la règle
3° Ajouter les millimètres, les 1/10è, 1/20è ou 1/50è, selon les cas,
pour obtenir la mesure exacte.
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MÉTHODE GÉNÉRALE DE LECTURE
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EXEMPLES D’APPLICATION
Mesure de l'épaisseur des disques de freins
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Mesure de l'épaisseur des plaquettes
EXEMPLES D’APPLICATION
Vérification des dimensions du bloc Moteur
EXEMPLES D’APPLICATION
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Pied de
profondeur
LE PIED DE PROFONDEUR
La lecture du pied de profondeur est
identique à la lecture du pied à coulisse.
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Le pied de profondeur permet de mesurer une distance séparant deux surfaces parallèles.
EXEMPLES D’APPLICATION
MICROMETRE
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MICROMETRE OU PALMER
PRÉCISION DE MESURE
Le micromètre est un instrument beaucoup plus précis que le pied à coulisse. Grâce à la touche mobile à vis micrométrique au pas de 0,5 mm, la précision de lecture est de 1/100è de mm.
D'autre part :
- Les erreurs résultant de l'inégalité de pression de l'appareil sur les pièces à mesurer se trouvent éliminées par le système de friction.
- Les déformations de l'appareil sont négligeables, le corps pouvant avoir une section suffisante pour rendre toute flexion impossible.
- Les incertitudes de lecture sont très faibles, puisqu'une variation de cote de 1/100è de mm nécessite la rotation de la douille de la valeur
d'une division, équivalent environ à 1 mm en longueur développée.
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PRINCIPE DE LA LECTURE VIS au PAS de 0,5 mm
Le tambour est gradué en 50 parties égales.
Chaque partie représente une lecture de 1/100è de mm.
Il faut donc tourner le tambour de 2 tours pour que la touche mobile se déplace de 1 mm.
De 1 à 49 centièmes, la lecture est directe.
de 51 à 99 centièmes, il aura fallu ajouter 1 demi millimètre visible sur le manchon pour obtenir la valeur exacte.
Nous voyons donc que la lecture au micromètre
présente une particularité demandant une certaine
attention pour ne pas commettre d'erreur.
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Mesure du diamètre de palier d'arbre à cames
EXEMPLES D’APPLICATION
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Mesure du diamètre du tourillon de vilebrequin.
EXEMPLES D’APPLICATION
Le micromètre de profondeur
Le principe de mesure est identique à celui du pied de profondeur.
Le principe de lecture est identique à celui du micromètre.
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Le micromètre d'alésage
Le principe de lecture est identique à celui du micromètre.
COMPARATEUR
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Les comparateurs ou amplificateurs enregistrent les différences de cotes entre les différents points d'une pièce ou entre les pièces à mesurer et les étalons (pièces types ou combinaison de cales).
La précision et la sensibilité de ces appareils dépend pour beaucoup de la constance et du peu d'intensité de la pression qu'exerce leur touche mobile sur la pièce à mesurer.
Nous nous limiterons au comparateur à amplification mécanique.
LE COMPARATEUR
LE COMPARATEUR
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FIXATION DU COMPARATEUR
Comparateur monté sur support.
EXEMPLES D’APPLICATION
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Mesure du dépassement des chemises
EXEMPLES D’APPLICATION
Contrôle du jeu latéral de vilebrequin
EXEMPLES D’APPLICATION
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LES
VERIFICATEURS A
TOLERANCE
LES VÉRIFICATEURS À TOLÉRANCE
Les vérificateurs à tolérance sont employés pour s'assurer que les cotes des pièces exécutées sont bien comprises entre les tolérances prévues sur le dessin.
Ils ne doivent pas être utilisés en cours de fabrication, car l'ouvrier travaillerait en aveugle, ne sachant jamais quelle profondeur de passe il faut prendre pour terminer le travail.
Principe de vérification :
La pièce "entre" ou "n'entre pas"
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LES VÉRIFICATEURS À TOLÉRANCE
LES VÉRIFICATEURS À TOLÉRANCE
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LES VÉRIFICATEURS À TOLÉRANCE
LES JAUGES
D’EPAISSEUR
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Les jauges d'épaisseur ou jeu de cales.
Constituées de cales d'épaisseurs différentes, les jauges d'épaisseur permettent de régler des intervalles variables.
En fonction des modèles, on trouvera des cales d'épaisseurs de 0,05 mm à 1 mm.
Contrôle de la planéité de la culasse
EXEMPLES D’APPLICATION
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Calibrage de l'écartement des électrodes de bougies.
EXEMPLES D’APPLICATION
Réglage du jeu aux soupapes
EXEMPLES D’APPLICATION
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AUTRES
OPERATIONS
METROLOGIQUES
(données à titre indicatif)
Banc dynamique K&C
Étude de mouvement des roues pendant les monoeuvres
Usine pilote
Contrôle dimensionnel de chaque composant, sous ensemble et du véhicule
assemblé contre les données CAO
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Production de tôlerie
Contrôle d’éléments géométriques
(les troues, les boutonnières)
Production de transmission
Contrôle des tolérances dimensionnelles et de forme du l’ensemble bloc moteur
(Planéité de la culasse, cylindricité de l’alésage)
Production des pièces
Contrôle des spécifications dimensionnelles des éléments de
carrosserie par un MMT laser
(Composants automobiles, partie de suspension, jantes , pare chocs)
Contrôle total du véhicule
Inspection dimensionnelle à la fin de la chaîne de production
(longueur, largeur, hauteur, contrôle total)
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Contrôle d’épaisseur des revêtements
(couche peinture, couche de chrome) homogénéité du traitement
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