Guide sur la rugosité de surface : tout ce que vous devez savoir

« La rugosité de la surface est étroitement associée aux traitements de finition de surface. Chaque technique de finition de surface vise à réduire la valeur de rugosité au niveau requis.

La mesure de la rugosité de surface est une étape essentielle du contrôle qualité de tout projet de fabrication. Chez ProleanTech, nous comprenons que pour toute personne travaillant avec des pièces usinées, il est essentiel de comprendre les subtilités de la rugosité de surface. 

Ce paramètre affecte les spécifications du client, les performances de la pièce et le respect général des normes de l'industrie.

Le niveau de rugosité a un impact sur la fonctionnalité, la durabilité et l'apparence des pièces et des produits. Par conséquent, nous discuterons de différents paramètres de rugosité de surface, méthodes de mesure, numéros de rugosité, variables de rugosité et bien plus encore.

Vue d'ensemble finition de surface d'usinage d'une partie est mesurée à l'aide de la valeur de rugosité de la surface (Ra), généralement en micromètres. 

Cette valeur donne une idée des irrégularités et des défauts de surface. 

Le niveau de rugosité a un impact sur la fonctionnalité, la durabilité et l'apparence des pièces et des produits. 

Par conséquent, nous discuterons de différents paramètres de rugosité de surface, de méthodes de mesure, de numéros de grade de rugosité, de variables de rugosité et bien plus encore.

Quelle est la rugosité de surface d'une pièce usinée ?

La rugosité de surface est le paramètre qui mesure le lissé de surface des pièces usinées. C'est un excellent moyen de déterminer la texture et l'aspect de la surface, qui caractérisent les irrégularités de surface. Il s'agit d'une approche numérique et n'est pas liée au toucher ou à la perception visuelle.

Les irrégularités de surface sont causées par diverses raisons comme défauts courants d'usinage CNC (déviation et vibration de l'outil). Ces irrégularités affectent les différents aspects des pièces. Si le niveau de rugosité n’est pas au niveau souhaité, cela peut entraîner des problèmes d’assemblage, de corrosion, d’usure, d’apparence et bien d’autres choses.

Les défauts de surface doivent être aussi minimes que possible afin de réduire les délais et les coûts des projets. Pour ce faire, assurez-vous de travailler avec un prestataire d'usinage qui applique les normes de contrôle qualité les plus strictes.

Avec l'accréditation ISO 9001, ProleanTech suit strictement Fabrication de pièces DIN-2768 fines et DIN-2768 moyennes pour une tolérance élevée et une qualité irréprochable. Nous effectuons également des inspections visuelles approfondies et fournissons des rapports de qualité. 

Exemples de finition de surface Ra

La finition de surface Ra est un moyen courant de caractériser la qualité d'une finition de surface dans l'ingénierie et la fabrication. Voici quelques exemples de valeurs d'état de surface Ra et du type de surface auquel elles correspondent :

Carte d'usinage de la rugosité de surface

• Ra 0.1 μm : surface ultra lisse et polie
• Ra 0.2-0.5 μm : finition miroir
• Ra 1.0-2.0 μm : finition satinée
• Ra 3.2 μm : finition industrielle standard
• Ra 6.3 μm : surface brute de coulée
• Ra 12.5 μm : surface sablée très rugueuse

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Calcul numérique de la texture de surface

Il existe trois paramètres fondamentaux pour quantifier la qualité de la texture, la rugosité de surface, l'ondulation et la pose.

Profil de texture de surface

• Ondulation : L'ondulation fait référence à l'écart optimal à grand espacement par rapport à la surface normale. La longueur d'ondulation est utilisée pour mesurer l'ondulation de toute texture de surface.
• Allonger: Il fait référence au motif dominant de la texture de la surface, qui peut être perpendiculaire, circulaire, parallèle, radiale, multidirectionnelle ou autre, selon l'outil et l'opération d'usinage. Par exemple, le tournage CNC produit des textures circulaires.
• Rugosité: L'écart répétitif ou aléatoire par rapport à la surface nominale (de base) définit la rugosité de surface. A titre d'illustration, un écart important représente la surface rugueuse, et un écart minime signifie la surface lisse.

Parmi ces trois paramètres, le paramètre de rugosité de surface est utilisé en fabrication pour contrôler la qualité de la finition de surface.

Paramètres de rugosité de surface

La rugosité de surface moyenne "Ra" est utilisé pour calculer la valeur de rugosité de toute surface usinée. Il est défini comme « l'écart moyen du profil de rugosité par rapport à la surface de base (nominale) ». Elle est calculée mathématiquement en divisant la longueur du profil par l'intégration de la valeur absolue de la rugosité.

RMS est un autre paramètre utilisé dans le calcul numérique de la rugosité de surface, calculé par la moyenne quadratique des pics et des vallées microscopiques de la surface. Cependant, "Ra" est principalement utilisé pour exprimer la rugosité de surface, et il existe différentes approches pour mesurer sa valeur.

Symboles de rugosité

Les symboles de finition de surface sont utilisés pour indiquer le niveau de finition de surface souhaité sur une pièce usinée. Les symboles fournissent une méthode standard pour communiquer les spécifications de finition de surface aux fournisseurs et aux machinistes.

Symboles de rugosité

Certains commune symboles de finition de surface utilisés dans l'industrie comprennent :

• • RA (Hauteur de rugosité moyenne) : Indique la hauteur de rugosité moyenne d'une surface, généralement mesurée en micromètres (µm).
  • Rz (hauteur de rugosité maximale) : indique la hauteur de rugosité maximale d'une surface, généralement mesurée en micromètres (µm).
  • RMS (Root Mean Square Roughness) : Indique l'écart moyen du profil de rugosité par rapport à la ligne moyenne, généralement mesuré en micromètres (µm).
  • CLA (Center Line Average Roughness) : Indique la hauteur de rugosité moyenne de la ligne centrale d'une surface, généralement mesurée en micromètres (µm).
  • AA (rugosité moyenne arithmétique) : indique la hauteur de rugosité moyenne d'une surface, généralement mesurée en micropouces (µin).

En plus de ces symboles, diverses normes industrielles fournissent des spécifications plus détaillées pour la finition de surface, telles que ISO 1302 et JIS B 0601.

Il est important de noter que le choix du symbole de finition de surface dépend des exigences spécifiques du travail, y compris le type de matériau, le processus de fabrication utilisé et le résultat souhaité. Il est également important de communiquer clairement et précisément les spécifications de finition de surface souhaitées pour éviter les malentendus ou les erreurs dans le processus de fabrication.

Symboles d'état de surface

Les symboles de finition de surface sont utilisés pour indiquer le niveau de finition de surface souhaité sur une pièce usinée. Les symboles fournissent une méthode standard pour communiquer les spécifications de finition de surface aux fournisseurs et aux machinistes.

Comment mesurer la rugosité de surface moyenne "Ra" ?

 La précision est essentielle pour les fabricants, les distributeurs et les utilisateurs de pièces. La rugosité de surface (Ra) permet de garantir la conformité des pièces aux normes de performance et d'esthétique. 

La rugosité de surface (Ra) peut être mesurée à l'aide de diverses techniques, y compris directe, sans contact, le profilomètre, et bien d'autres.

Passons en revue chacun plus en détail.

Mesure directe (méthode de la sonde à stylet)

Il s'agit d'une méthode de mesure de la rugosité de surface par contact qui utilise un dispositif de sonde à stylet. Le patin ou le patin attaché au stylet se déplace lentement sur la surface par la main ou le mécanisme d'entraînement motorisé, en suivant les contours généraux. Il fournit la référence pour la mesure et la sonde se déplace sur la surface avec un patin.

Travailler sur la mesure stylet-sonde

Exemples de nos mesures

La sonde enregistre la forme micro-géométrique, se déplaçant de haut en bas par rapport au mouvement du patin en raison de la rugosité de la surface. Le stylet suit les pics et les vallées microscopiques et convertit le mouvement vertical en un signal électrique variant dans le temps, représentant le profil de surface. L'utilisation du profil calcule l'écart par rapport à la surface de référence et donne la valeur de rugosité "Ra".

La mesure sans contact

La méthode de mesure de la rugosité sans contact implique la lumière ou le son au lieu d'une sonde et d'un stylet, qui peuvent fournir le profil sans toucher la surface de mesure. L'équipement automatisé pour l'approche de mesure sans contact fournit la valeur précise de la rugosité.

Fonctionnement de la mesure sans contact (Claudio Campana, 2007)

La lumière laser ou le son ultrasonique est ciblé sur la surface des pièces à mesurer dans les directions X et Y. Une fois qu’il atteint la surface, il est réfléchi vers l’appareil sous forme d’onde. Ensuite, l'appareil envoie les données de forme d'onde à l'ordinateur, créant ainsi un profil de surface, qui fournit la rugosité après traitement de ce profil via l'ordinateur.

L'approche de comparaison

Ce n'est pas une approche objective par rapport aux autres méthodes dont nous avons parlé précédemment, qui sont basées sur la sensation visuelle des opérateurs et des ingénieurs. Les méthodes de comparaison impliquent l'utilisation d'échantillons préexistants des mêmes matériaux traités avec le même équipement et les mêmes conditions.

Généralement, les fabricants réalisent des échantillons avec différents niveaux de rugosité (Ra= 3.2 μm, 1.6 μm, 0.8 μm, 0.4 μm, 0.2 μm ) pour tous les types de matériaux et les utilisent pour confirmer la rugosité des pièces nouvellement créées. La comparaison se fait en fonction de différents aspects, tels que l'intensité des marques d'usinage, les lueurs, etc.

 

Comment mesurer la qualité de la finition de surface ?

Le rôle de divers types de finitions métalliques dans le vie du produit est important. Nous pouvons évaluer la qualité de la finition de surface grâce à des équipements de précision mesurant l'ondulation et la rugosité. Cette mesure est rentable, car elle permet aux entreprises d'éviter des défaillances et des reprises de produits coûteuses. 

En attendant, la mesure de la rugosité de surface seule ne peut être bénéfique que si vous interprétez la valeur de « Ra » en fonction des exigences et de l’utilisation prévue des pièces. 

Par exemple, une pièce présentant des niveaux de rugosité élevés peut toujours passer le test de contrôle qualité s'il s'agit d'un outil mécanique simple tel qu'un marteau.

Ra (micromètres)	Interprétation et applications
Et plus 25	Finition de surface de très faible qualité avec des marques, des irrégularités et des défauts clairement visibles. Il convient d'utiliser uniquement le matériau destiné à un usinage ultérieur.
12	Une finition de qualité inférieure, résultat d'une alimentation grossière et de coupes lourdes. Il convient aux outils mécaniques simples.
6.3	Les pièces sont usinées avec une avance et une vitesse de coupe élevées. C'est considérable, là où ils ne subissent pas de fortes contraintes et de frottements.
3.2	C'est la finition usinée standard. Il peut encore contenir des marques de coupe et convient aux produits de consommation. Il est admissible pour les pièces pour les applications d'accouplement, de vibration et de contrainte.
1.6	Une finition lisse avec de rares marques d'outils d'usinage, admissible pour les applications de montage, de vibrations et de contraintes élevées.
0.8	Une finition supérieure idéale pour la rotation, l'étanchéité et les applications soumises à des vibrations et des contraintes extrêmes.
0.4	La qualité de finition la plus fine convient aux pièces à forte rotation et aux applications sensibles. Il peut être utile de maintenir ce niveau de rugosité uniquement si la finition est nécessaire à la fonctionnalité.

 

Numéros de grade de rugosité et valeur Ra

Les indices de rugosité classent les finitions de surface. Chaque indice correspond à une valeur Ra ​​spécifique. Les entreprises avaient besoin de ces valeurs pour définir leurs exigences de finition et optimiser leur budget. 

Les numéros de grade de rugosité font référence aux normes ISO de rugosité de surface, qui est associée à la valeur Ra ​​et varie de N1 à N12. Le numéro de grade inférieur représente la haute qualité de la finition. Par exemple, une surface notée N1 est plus lisse et plus fine que N2, et ainsi de suite.

Numéros de grade et Ra (Bhusan, 2001)

 

Différents facteurs de rugosité de surface

De nombreux facteurs influencent la rugosité de la surface usinée. Les principaux sont la technique d'usinage, le type de matériau et les paramètres de coupe. 

Pour maintenir la rugosité dans les limites, il est essentiel de comprendre ces facteurs en détail et de les contrôler, exigences que ProleanTech prend en charge. Examinons-en rapidement quelques-uns.

Variables	Description
Qualité de l'outil d'usinage	La qualité des processus de finition de surface dans la fabrication est associée à la qualité des outils. En cas d'usure de l'outil, la valeur de rugosité de la surface d'usinage augmente considérablement.
Profondeur de coupe	Plus la coupe est profonde, plus l'outil pénètre profondément dans la pièce et plus la surface devient rugueuse.
Vitesse d'avance	Parce qu'elle est liée à la distance parcourue par l'outil par unité de temps, la vitesse d'avance a un impact sur la rugosité de la surface. Des vitesses d'avance élevées augmentent généralement la valeur de rugosité.
Usinabilité de la pièce	La faible usinabilité de la pièce entraîne une difficulté d'usinage, ce qui contribue à la valeur de rugosité élevée. Il est facile de maintenir une finition de surface de haute qualité avec des matériaux hautement usinables.
Vitesse de coupe	L'outil et la surface d'usinage deviennent plus chauds en raison de la faible vitesse de coupe, ce qui augmente la rugosité de la surface.

 

résumer

Rugosité de surface est associé à la fonctionnalité, à l'esthétique et à la durabilité des pièces mécaniques. Le contrôle de la valeur de rugosité au niveau souhaité est essentiel dans le contrôle qualité. De plus, il est nécessaire de prendre en compte les facteurs d'usinage, l'utilisation prévue, la mesure de la rugosité et les propriétés du matériau pour obtenir une finition de surface appropriée.

ProleanTech offre divers services de finition de surface pour une gamme de pièces et de produits. Nous disposons d’une technologie de pointe pour la mesure de la rugosité et d’ingénieurs experts pour maintenir le contrôle qualité. 

Si vous avez besoin d'un service professionnel de finition de surface, veuillez contactez-nous. Nous fournirons la coutume service de finition de surface pour votre projet selon vos exigences.

 

Questions Fréquemment Posées

Pourquoi la rugosité de surface est-elle importante dans la fabrication technique ?

La rugosité est un des paramètres forts de la performance des pièces mécaniques. Il influence la fonctionnalité et la durabilité et donne la notion de la meilleure méthode de finition. Les fabricants réglementent rigoureusement la rugosité pour produire des composants ou des produits fiables et efficaces.

Qu'entend-on par rugosité de surface ?

La rugosité de surface désigne les variations infimes (microscopiques) d'une surface. Sa mesure correspond généralement à la différence de hauteur moyenne entre les creux et les pics. 

Qu'est-ce qu'une finition de surface RA 3.2 ?

Un état de surface Ra de 3.2 correspond à une rugosité moyenne (Ra) de 3.2 micromètres. Cet état de surface est très répandu en usinage. 

Qu'est-ce que RA et RZ dans la rugosité de surface ?

Ra fait référence à la rugosité moyenne de la surface tandis que Rz est la moyenne des cinq premières différences entre le pic et la vallée prises sur une longueur d'échantillon spécifique. 

Comment mesure-t-on la rugosité de surface ?

Il existe différentes techniques de mesure de la rugosité de surface, notamment l'interférométrie optique et les profilomètres de contact. 

Comment puis-je mesurer la valeur de rugosité de surface « Ra » ?

Il existe plusieurs méthodes et instruments pour mesurer la rugosité. Vous pouvez utiliser diverses stratégies, notamment des méthodes de comparaison, des méthodes de zone et des méthodes de profilage.

Quels facteurs affectent la rugosité de la surface usinée ?

La vitesse de coupe, la profondeur de coupe, l'avance, la qualité de l'outil, l'usinabilité et la température influencent la rugosité de surface.

Que sont les symboles d'état de surface ?

Les symboles de finition de surface sont des représentations graphiques utilisées dans les dessins techniques pour communiquer la texture de surface et la qualité souhaitées d'une pièce usinée. 

Ils fournissent un moyen standardisé de spécifier le niveau de rugosité de surface et d'autres caractéristiques de surface, garantissant que la pièce usinée répond aux spécifications de conception et de fonctionnalité requises.

Comment la finition de surface CNC est-elle spécifiée?

La finition de surface CNC est spécifiée à l'aide de symboles de finition de surface normalisés et de valeurs de rugosité (par exemple, Ra) sur les dessins techniques. 

Ces symboles et valeurs fournissent aux machinistes CNC les informations nécessaires pour obtenir la qualité de surface souhaitée en utilisant les outils de coupe, les vitesses et les avances appropriés.

Quelles sont les valeurs de finition de surface standard ?

Les valeurs de finition de surface standard sont des lignes directrices fournies par les normes industrielles (par exemple, ANSI/ASME B46.1 ou ISO 4287) pour aider les ingénieurs et les concepteurs à spécifier la finition de surface appropriée pour une pièce usinée. 

Ces valeurs peuvent varier en fonction du matériau, du processus d'usinage et de l'application, mais elles servent généralement de référence pour obtenir la qualité de surface souhaitée.

Pouvez-vous fournir des exemples de finition de surface ?

Oui, nous le pouvons. Voici quelques exemples de finitions de surface :

• Poli : Ra 0.05-0.2 µm, adapté aux applications nécessitant un faible frottement ou une esthétique élevée
• Usiné : Ra 0.8-3.2 µm, commun à la plupart des pièces usinées CNC
• Brut de coulée : Ra 12.5-50 µm, typique pour les pièces produites par des procédés de coulée
• Sablée : Ra 20-100 µm, utilisée pour les pièces nécessitant une texture rugueuse pour le collage ou la peinture

Bibliographie

1. En ligneBhusan, B. (2001). Techniques d'analyse et de mesure de la rugosité de surface. ÉTUDIANT SÉMANTIQUE.
2. Claudio Campana, BD (2007). MESURE DE LA RUGOSITÉ DE SURFACE SANS CONTACT. ResearchGate.
3. (nd). Guide complet des symboles de finition de surface, des graphiques, RA, RZ, des mesures et des légendes.