Guide essentiel des mesures de rugosité de surface usinée

"La rugosité de surface ra est un facteur important dans l'usinage CNC car elle détermine les performances, l'usure et la durée de vie des pièces produites."

L'état de surface de la surface usinée est un facteur essentiel qui détermine la qualité, la fiabilité et les performances des pièces produites. En effet, les surfaces lisses permettent aux pièces d'être plus durables que les surfaces rugueuses, car elles réduisent la friction. Il est important de savoir que selon les domaines, différents degrés de rugosité sont nécessaires. Connaissance de différents types de finitions de surface et rugosité de la surface ra peut être utile dans la qualité et les performances des pièces fabriquées.  

Qu'est-ce que le tableau des finitions de surface ?

Un tableau de finition de surface est utilisé dans la fabrication pour montrer différents types de finitions de surface et les valeurs de rugosité qui leur sont associées. Il aide les ingénieurs à identifier la finition la plus appropriée pour la pièce afin d'atteindre les performances et l'apparence souhaitées. Il contient également des unités en micromètres ou en micropouces et des descriptions de la manière dont chacune des finitions est réalisée.

Tableau de rugosité de surface

Qu’est-ce que la finition de surface d’usinage ? 

Options de finition d'usinage

Usinage finition de surface peut être décrit comme le processus de modification de la surface d'un métal soit en le déformant, soit en le coupant ou même en y ajoutant du matériau. Il mesure la texture de la surface, caractérisée par : 

• Allonger: La direction du motif de surface qui résulte du processus de fabrication. 
• Ondulation : Distorsions brutes supplémentaires telles que la déformation ou toute autre distorsion par rapport aux normes établies. 
• Rugosité de surface ra : Grossièreté de type souterrain et poix fine. Les machinistes utilisent le terme finition de surface pour désigner rugosité de surface, et le terme texture de surface englobe les trois.

Avantages des finitions de surface usinées

Les finitions de surface usinées offrent les avantages suivants. Tout d’abord, ils nivellent la surface en éliminant toutes les irrégularités de la surface, rendant ainsi la surface plus uniforme. Cela contribue à son tour à augmenter la qualité du produit. 

En outre, ces finitions contribuent à améliorer l’adhérence des revêtements, grâce à quoi les peintures et les revêtements ont une meilleure adhérence sur la surface. Cela augmente non seulement le niveau de protection, mais augmente également la durée d'existence de la couche protectrice. Une finition lisse semble également plus attrayante à l’œil, ce qui peut s’avérer crucial dans le cas de produits de consommation. Les finitions de surface usinées offrent également une protection contre la corrosion et les produits chimiques en plus de donner une surface lisse et brillante. Cela rend le produit durable, en particulier dans les conditions extrêmes d'utilisation. 

De plus, ces finitions augmentent la conductivité en incluant la conduction électrique et en augmentant la conductivité du matériau. C'est particulièrement le cas dans les applications électroniques. Enfin, les finitions de surface usinées améliorent la résistance du produit en minimisant les frottements qui affaiblissent le produit en le rendant susceptible à l'usure. Cela rend les pièces plus solides et plus fiables dans les fonctions qu’elles doivent remplir.

Symboles et terminologies de rugosité de surface

• Ra (rugosité moyenne) : Ceci définit la moyenne du point haut et du point bas de la surface sur la longueur de la surface. Il porte également le nom de Center Line Average (CLA). 
• Rz (profondeur moyenne de rugosité) : Ceci calcule la moyenne des cinq plus grandes différences entre le plus haut et le plus bas. Pour établir la rugosité, il prend ces mesures puis trouve la rugosité moyenne.  
• Rp (hauteur maximale) : Il s'agit de la distance entre la crête et la ligne médiane du contour de la surface sur la longueur d'évaluation. 
• Rv (profondeur de la vallée) : Ceci détermine l'écart du point le plus bas du profil de surface par rapport à la ligne moyenne du profil de surface sur la durée d'évaluation. 
• Rmax (Hauteur Maximale du Profil) : Ceci définit la différence maximale entre le point le plus élevé et le point le plus bas de la plage d'évaluation.

Voici différents types de symboles de finition de surface, et leurs significations 

=: Indique les espaces dentaires laissés par un outil de coupe et qui sont parallèles à la surface ou à la vue illustrée sur le dessin.  

⊥ : affiche les marques d'outil de coupe perpendiculaires à la surface ou à la vue représentée sur le dessin.  

X: Fait référence aux marques faites par l'outil de coupe et ces marques sont perpendiculaires les unes aux autres.  

M: Fait référence aux rainures généralement créées par polissage ou rodage et dans ce cas, le motif peut s'étendre ou ne doit pas nécessairement être dans une seule direction.  

C: Désigne des marques placées dans des cercles concentriques au centre de la surface.  

R: Concerne les marques sur la surface faites par l'outil de coupe et sont parallèles à la surface et peuvent être radiales.

Possibilités d'obtenir différents Ra de rugosité de surface

La rugosité de la surface lors de l'usinage est maintenue à un certain niveau en fonction des besoins du projet. Il ne s'agit pas d'un hasard mais d'un événement planifié et les valeurs sont généralement définies conformément à des normes telles que la norme ISO 4287. Ces normes définissent des valeurs Ra comprises entre 25 μm et 0, 025 μm qui sont pertinentes pour une gamme d'opérations de fabrication et de post-traitement. 

At Technologie ProLean, nous proposons quatre niveaux de rugosité de surface courants pour les applications d'usinage CNC :

• 3. 2 μm Ra 

• 1.6 μm Ra 

• 0.8 μm Ra 

•  0.4 μm Ra 

Le niveau de rugosité n'est pas le même pour toutes les applications ; cela dépend de l'usage spécifique destiné à une certaine surface. Les valeurs de rugosité de surface Ra inférieures aux valeurs mentionnées ci-dessus ne doivent être spécifiées que lorsque cela est nécessaire car elles nécessitent plus d'efforts d'usinage, de temps et de coûts. Les opérations de post-traitement ne sont généralement pas utilisées pour obtenir des résultats particuliers. indice de rugosité de surface car les méthodes ne peuvent pas être réglées avec précision et auront un impact sur la tolérance des composants.  

Comparaison de la rugosité de surface pour l'usinage CNC

La rugosité de la surface détermine la fonctionnalité, les performances et la durée de vie des pièces. Il influence le coefficient de frottement, le bruit, l'usure, la chaleur et l'adhérence. Bien que la douceur de la surface ne soit pas très importante dans certaines applications, elle l'est dans d'autres, en particulier dans les applications à haute tension, contraintes élevées et vibrations élevées, les assemblages d'accouplement et mobiles, les pièces à rotation rapide et les implants médicaux. 

Voici les niveaux de rugosité de surface offerts par Prolean Tech : 

• 3.2 μm Ra 

Cette finition de machine commerciale standard est utilisée pour la plupart des pièces grand public. Il est légèrement rugueux et présente une surface brillante sur laquelle sont gravées des marques de coupes. Pour les pièces soumises à des contraintes, des charges et des vibrations, la rugosité de surface maximale ra doit être de 2 μm Ra et pour les surfaces mobiles d'accouplement où la charge est légère et le mouvement est lent, la même norme peut être appliquée. Cette finition est réalisée par une avance légère et à grande vitesse et par des coupes légères. 

• 1.6 μm Ra 

Cette finition ne présente qu'une faible indication des marques de coupe et doit être utilisée sur des pièces nécessitant un ajustement serré et des sections sollicitées. Il convient aux surfaces à mouvement lent et à faible capacité de charge, mais pas aux pièces en rotation à grande vitesse et aux pièces soumises à des charges vibratoires élevées. Cette rugosité de surface est créée à des vitesses élevées, avec des avances fines et des coupes légères, dans des conditions contrôlées. Pour un alliage d'aluminium standard (par exemple 3. 1645), cette option ajoute environ 2.5 % au prix de production et, en fonction de la complexité de la pièce, le coût peut augmenter. 

• 0.8 μm Ra 

Souvent considéré comme une finition de surface de haute qualité, 0 μm Ra représente une tolérance plus stricte à atteindre et est également plus coûteux. Ceci est nécessaire pour les pièces soumises à une concentration de contraintes et peut être utilisé pour les roulements lorsque le mouvement est sporadique et que les charges sont faibles. Pour un alliage d'aluminium standard, cette finition augmente le prix de production d'environ 8% et plus pour les pièces compliquées. 

• 0.4 μm Ra 

0.4 μm Ra est la qualité de rugosité de surface la plus douce et la plus élevée recommandée pour les composants soumis à des tensions ou des contraintes et pour ceux qui tournent très rapidement, tels que les roulements et les arbres. Cette régularité est la plus difficile à obtenir et ne doit être spécifiée que lorsqu'elle est critique pour l'application. Cette option augmente le prix de production d'un alliage d'aluminium standard d'environ 11 à 15 % et plus pour les pièces complexes.

Méthodes d'évaluation de la rugosité de la surface 

La finition de surface est très critique et doit être quantifiée lors de la fabrication pour l'aider à atteindre le niveau et la fonctionnalité du produit. Cependant, plusieurs méthodes peuvent être utilisées et chacune d'entre elles est adaptée au besoin et à la surface à nettoyer. 

1. Mesure par contact direct 

Concernant les méthodes de contact, ce sont celles qui utilisent un instrument qui entre en contact avec la surface étudiée. Dans ce cas, un profilomètre à stylet est généralement utilisé. Le stylet bouge dessus et il semble dessiner les contours, les sommets et les creux. Il forme ensuite un profil à partir de ces variations dans l'outil, qui est utilisé pour analyser les données collectées auprès des étudiants. 

 Usage: Extrêmement approprié pour être utilisé dans des situations où une certaine quantification est nécessaire. Ceci n'est pas recommandé pour les matériaux mous ou pour les matériaux susceptibles d'être écrasés ou enfoncés car le contact modifiera les caractéristiques de la surface. 

2. Mesure sans contact 

Les techniques sans contact utilisent des outils optiques ou laser, par exemple des microscopes à balayage laser. Ces appareils éclairent la surface, puis capturent la lumière réfléchie dans le but d'établir la rugosité de la surface. 

Usage: Utilisé là où il faut éviter de toucher la surface car cela pourrait endommager le matériau, par exemple sur des surfaces sensibles ou délicates. Ces méthodes conviennent également aux surfaces irrégulières, bien que leur efficacité dépende du facteur de réflexion et de la couleur de la surface. 

3. Mesure comparative 

Les méthodes comparatives sont une manière d’évaluer une surface selon plusieurs caractéristiques définies précédemment. Il existe à cet effet des comparateurs avec des valeurs de rugosité standards sur la surface de la pièce. 

Usage: Ceux-ci sont rapides, peu coûteux et peuvent être utilisés pour la première évaluation ou lorsque le médecin souhaite simplement avoir une idée générale de ce à quoi il est confronté. Néanmoins, elles ne sont pas aussi précises que les méthodes de mesure directe et constituent plutôt une mesure perçue.

4. Mesure en cours de processus 

La mesure formative est l'examen de la rugosité de la surface à une étape spécifique du processus de fabrication. Parmi ces outils, certains profilomètres ou capteurs en ligne sont installés sur les machines CNC pour donner des informations sur la rugosité de surface en temps réel. 

Usage: Idéal dans les applications où le paramètre surveillé doit être vérifié plus souvent et en grande quantité. Cette stratégie est en direct et peut ne pas être aussi précise que celles prises après la création de la pièce. 

5. Techniques de profilage 

Les techniques de profilage utilisent un profilomètre tel que le profilomètre 3D pour créer un profil de surface. Cela donne une idée globale de la surface et de la texture de la surface. 

Usage: Principalement adapté aux départements de recherche et développement où une analyse de surface supplémentaire est nécessaire. C’est plutôt compliqué et nécessite l’application de techniques assez compliquées et cela peut aussi prendre beaucoup de temps. 

6. Techniques de mesure de surface 

Dans ce cas, des méthodes de mesure surfacique sont utilisées pour mesurer la rugosité d'une surface sur une zone plus grande que la ligne de contact. Ce sont les profilomètres et interféromètres optiques qui offrent une vision générale de la surface étudiée. 

Usage: Applicable pour les surfaces rugueuses ou lorsque l’état général de la rugosité de la surface (Ra) est intéressant. Moins adapté à l’analyse de surface à très haute résolution. 

7. Techniques de microscopie 

D'autres techniques de caractérisation de surface incluent la microscopie électronique qui fournit une image considérablement agrandie de la surface et fournit des données au niveau micro. 

Usage: Il est particulièrement utile en recherche et dans tout domaine où la précision est essentielle, par exemple dans la production de semi-conducteurs. Ceux-ci sont légèrement plus compliqués et nécessitent l’utilisation de certains types d’appareils.

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Aide-mémoire sur le tableau de mesure de la rugosité de surface

Cette aide-mémoire fournit une référence rapide pour comprendre les différentes finitions de surface, vous aidant ainsi à choisir la finition adaptée à votre application.

Comment différents niveaux de rugosité de surface peuvent-ils être obtenus ?

mesures de rugosité de surface peut être ajusté par les concepteurs et les fabricants pour assurer la constance des caractéristiques du produit. Le degré de rugosité définit la manière dont une pièce interagira avec l'environnement, tout en définissant l'usure, la déchirure et la corrosion. De plus, certains paramètres de rugosité sont utiles pour améliorer l'adhérence du revêtement ou améliorer la conductivité. 

Les valeurs Ra sont généralement appliquées pour mesurer la rugosité de la surface et les valeurs standards sont de l'ordre de 12.5 μm Ra (très rugueux) à 0.4 μm Ra (très lisse). Les différentes techniques utilisées pour créer les différents types de finitions de surface dépendent de l’usage spécifique pour lequel le produit est destiné. 

Finition telle qu'usinée

Comme pièce finie usinée

Une finition telle qu'usinée maintient la tolérance du voisin proche, généralement à ± 0 mm ou mieux. Cette finition est réalisée immédiatement après l'usinage et avec l'utilisation de la FAO ou de la Fabrication Assistée par Ordinateur pour une précision en fonction de la conception. Cependant, cette méthode est moins coûteuse car elle ne nécessite pas d'autres dépenses supplémentaires d'autres finitions, la surface peut être gâchée par les marques des outils utilisés et a un aspect blanchi. Cette finition est idéale pour les prototypes, les montages et les gabarits où le coût du produit fini et la précision sont une préoccupation. 

Finition sablée

Pièce de finition de surface par microbillage

Acquis en tirant de minuscules billes de verre sur la surface à l'aide d'un pistolet à air comprimé, le sablage aux billes donne une finition mate ou satinée avec un motif modéré. Cette méthode aide également à camoufler les marques laissées par le processus d’usinage et fournit une surface brillante. Cependant, cela ne permet pas de définir les dimensions avec un niveau de détail élevé, ce qui est désavantageux pour les projets nécessitant une dimensionnalité élevée. Le seul facteur qui change lors du sablage aux billes est la taille des billes de verre utilisées. 

Anodisation

Pièces anodisées 

L'anodisation est un processus électrolytique consistant à former un film d'oxyde protecteur sur finition de surfaces métalliques composants. La pièce est immergée dans un bain acide et connectée à une source électrique et le revêtement se développe dans toutes les directions. Cette méthode est mieux contrôlée sur les dimensions que le sablage aux billes et fournit une surface dure qui est électriquement non conductrice. L'anodisation est principalement réalisée sur l'aluminium et le titane et leurs alliages.

Anodisation Type II

L'anodisation standard ou l'anodisation de type II donne une surface transparente ou colorée et d'une épaisseur maximale de 25 μm. Cette finition est utile pour les pièces qui nécessitent une surface extérieure dure et lisse et esthétiquement attrayante. Il est moins cher et offre une assez bonne protection et une bonne apparence.  

Anodisation Type III

Le type III est un processus plus développé appelé anodisation à « couche dure », qui utilise une densité de courant plus élevée et contrôle strictement la température de la solution, qui est maintenue à zéro degré Celsius. Cette méthode donne une couche plus épaisse d’environ 125 μm et présente de meilleures caractéristiques de dureté et de corrosion. Bien qu'elle soit plus coûteuse que les deux autres, l'anodisation de type III convient aux applications techniques à contraintes élevées qui nécessitent une protection supplémentaire.

Comment sélectionner la bonne technique de finition de surface ?

Le choix de la bonne technique de finition de surface est crucial pour la réussite de votre projet. Voici un guide étape par étape pour vous aider à prendre la meilleure décision. 

1. Identifiez le matériau : Il faut comprendre qu’il existe différentes manières de traiter différents matériaux pour obtenir la finition requise. Tout d’abord, identifiez le matériel que vous allez utiliser afin de pouvoir sélectionner la bonne technique à appliquer. 
2. Définir le but de la finition : Pensez à ce que vous attendez de la finition de surface : pour l’apparence, une meilleure protection contre la corrosion ou une friction moindre. Ainsi, en fonction de la fonction du produit, cela déterminera votre choix. 
3. Examinez les techniques de finition disponibles : Découvrez les finitions pouvant être appliquées au matériau que vous comptez utiliser. Par exemple, l’anodisation est appliquée sur l’aluminium tandis que la passivation est appliquée sur l’acier inoxydable. 
4. Évaluer les exigences esthétiques : Si l’apparence de l’article pose problème, le ponçage ou la gravure au laser pourraient être plus appropriés pour obtenir la finition souhaitée.  
5. Évaluer les besoins en matière de durabilité : Pour les autres zones susceptibles de subir une usure importante, des revêtements plus durs comme le DLC peuvent être nécessaires pour la pièce. 
6. Tenez compte des besoins de maintenance : Il existe différents types de finitions et chacun d’entre eux a son propre type et nécessite tous une certaine forme d’entretien. Pensez au temps que vous êtes prêt à consacrer à la maintenance du produit tout au long de son cycle de vie. 
7. Testez la finition : Il est recommandé qu'avant d'appliquer la finition à grande échelle, on fasse un test sur une petite partie du matériau pour voir s'il est conforme aux exigences. 
8. Tenir compte de l’impact environnemental : Certains processus de finition ont un impact plus important que d’autres sur l’environnement. Si les facteurs environnementaux vous préoccupent, il est préférable d’opter pour d’autres moyens non nocifs. 
9. Contraintes budgétaires: Enfin, placez le coût de la technique de finition sur l’échelle du montant global que vous êtes prêt à dépenser. Assurez-vous que la méthode choisie est peu coûteuse mais en même temps, elle doit pouvoir satisfaire à toutes les exigences du projet.

Conclusion

La rugosité de surface dans les processus de fabrication modernes est généralement coûteuse et difficile à obtenir. Ainsi, si la bonne technique de finition de surface doit être mise en œuvre sur les pièces fabriquées, alors la bonne doit être utilisée. Par conséquent, la nature du durcissement superficiel du matériau doit être comprise pour obtenir les résultats souhaités. Concernant les solutions de finition de surface, il est à noter que l'entreprise qui peut vous offrir des services professionnels à un prix raisonnable est ProLeanTech. Le personnel dont nous disposons est bien formé pour pouvoir appliquer la bonne technique qui donnera les bonnes spécifications de finition de surface. 

Surface ProLeanTech Service de finition

Nous fournissons à nos clients des rapports d’inspection dimensionnelle (DIR) chez ProLeanTech. Certaines des opérations de finition effectuées comprennent l'anodisation, la galvanoplastie, le microbillage, le polissage, le brossage, etc. Nos services sont axés sur la fourniture de services de la meilleure qualité pour obtenir le meilleur résultat pour vos produits. Contactez-nous dès maintenant et obtenez un devis de nos experts pour votre projet !