Document ressource. Les états de surface

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1 Lycée Vaucaso Tours Documet ressource Les états de surface PTSI Objectifs : Coaître les élémets caractéristiques d u état de surface, savoir lire les spécificatios ormalisées associées et coaître les moyes de cotrôle utilisés.. Les défauts d états de surface. L aptitude d ue pièce à remplir ue foctio doée déped de ombreux facteurs, otammet des caractéristiques de so état de surface. L état de surface est caractérisé par la microgéométrie de la surface, qui joue u rôle importat das certaies foctios telles que le frottemet, le glissemet, le roulemet, l étachéité, parfois même l aspect. Pour que les pièces puisset être cotrôlées, il faut chiffrer les caractéristiques d ue surface. La défiitio des caractéristiques d ue surface se fait sur u profil de cette surface. Profil de surface L étude du profil d ue surface permet d isoler plusieurs types de défauts de surface : directio du profil géométrique écart de forme odulatio arrachemets stries côté matière er ordre : macro géométrique: l écart de forme (ex : rectitude, circularité, plaéité, cylidricité ) Ces défauts sot dus : à la machie pour u travail d eveloppe ; à l outil pour u travail de forme ; à l outil par maque de rigidité. ème ordre : macro géométrique : odulatio Ces défauts sot dus : au mouvemet d avace de l outil ; aux vibratios de basse fréquece de la machie et de l outil. Les états de surface Page /8

2 Les défauts du premier et du deuxième ordre ifluet sur : le frottemet de glissemet et de roulemet, la résistace au matage, l étachéité dyamique et statique. Ils créet usure et grippage. Ils dimiuet la durée de vie des orgaes. 3 ème ordre : micro géométrique : strie, sillo. (défaut périodique : 0.0 à 0.5mm) Ces défauts sot dus : au mouvemet d avace de l outil (profil laissé par le passage de l outil), aux vibratios de haute fréquece de la machie et de l outil. 4 ème ordre, micro géométrique : arrachemets (défaut apériodique : distaces iférieures à 0µm) Ces défauts sot dus : aux arrachemets de matière. Les défauts du troisième et du quatrième ordre caractériset la rugosité d ue surface (e µm). La distace etre deux pics d irrégularité est iférieure à 0.5mm. Ils ifluet sur : l écoulemet des fluides, l étachéité dyamique et statique, le dépôt électrolytique, la résistace aux efforts alterés,. La mesure d u profil. Des appareils électroiques sot utilisés pour eregistrer u profil de la surface à mesurer. palpeur pati Bras de mesure tête de mesure calculateur amplificateur pièce table eregistreur graphique Les états de surface Page /8

3 Ces dispositifs utiliset u capteur composé d u bras de mesure, d u pati et d u palpeur. Le capteur est aimé d u mouvemet de traslatio suivat la directio pricipale du profil. L électroique de ces appareils trasforme, au cours de l exploratio, les déplacemets du palpeur (suivat la directio perpediculaire au déplacemet) e ue gradeur électrique. A partir du sigal électrique aisi obteu et amplifié, il est possible : - de visualiser le profil mesuré sous forme d eregistremet graphique, - de filtrer les défauts d ordre et pour e coserver que les défauts caractérisat la rugosité de la pièce. 3. Les caractéristiques d u profil propre à la rugosité. Après filtrage, o défiit : Lige moyee : Cette droite a la directio géérale du profil Logueur de base l Lige moyee telle que les aires = Logueur d évaluatio : Logueur de base : Partie de la logueur d évaluatio pour séparer les irrégularités du profil. Logueur de base l L=.l l l l 3 l 4 l 5 l 6 Logueur d évaluatio L R : Profodeur moyee de rugosité (e µm) (rugosité moyee) C est la moyee des distaces Ri (distace etre u creux et ue saillie adjacete). R = R i Lige des saillies La mesure a pas de ses si <8 AR i Remarque : les Ri sot mesurés sur plusieurs logueurs de bases successives soit sur ue logueur d évaluatio. R R i R AR : pas moye de rugosité (e mm) AR = AR i Lige des creux Logueur de base Les états de surface Page 3/8

4 Ra : écart moye arithmétique (e µm) (rugosité moyee arithmétique) Ra = l l 0 y( x) dx E pratique, o retiet la défiitio suivate basée sur les mesures e ombre fii réalisées : Ra = y i y(x) Lige moyee Logueur de base l Rmax : Maximum de la hauteur des irrégularités du profil (e µm) C est la distace maximale etre u creux et ue saillie adjacete. Rp Lige des saillies Rt : Hauteur maximale du profil (e µm) C est la distace etre la lige des saillies et la lige des creux Rt Rmax LM Rp : Hauteur maximale de saillie (e µm) C est la distace etre les liges des saillies et la lige moyee Lige des creux Logueur de base l 4. Les spécificatios ormalisées. Sur les dessis de défiitio, les états de surface peuvet faire l objet de spécificatio. U symbole graphique est utilisé : Ce symbole est complété d idicatios relatives au paramètre de rugosité reteu, au procédé de fabricatio évetuellemet, Exemple de symbolisatio Les états de surface Page 4/8

5 Ses des stries : Paramètre de rugosité : Le critère de rugosité moyee arithmétique Ra et le critère de rugosité moyee R sot les plus fréquemmet employés. Procédés : Exemples : Les états de surface Page 5/8

6 Tableau récapitulatif des possibilités des différets procédés d obtetio : Procédé d'obtetio Rugosité moyee Arithmétique : Ra Procédé d'obtetio de brut Moulage e sable Moulage e cire perdue Moulage e moule métallique Moulage sous pressio Matriçage à chaud Procédé d'obtetio par usiage Rabotage Fraisage acier rapide Fraisage carbure Tourage ébauche Tourage fiitio Tourage outil diamat carbure Perçage au foret Alésage à l'outil Alésage à l'alésoir Alésage outil diamat carbure Brochage Taillage Rectificatio ébauche Rectificatio de productio Rectificatio de précisio Rodage à la pierre Rodage au rodoir Polissage mécaique Superfiitio Galetage Fiitio au toeau Les états de surface Page 6/8

7 5. Modélisatio du défaut de rugosité das le cas du tourage. Observos la poite de l outil e tourage d u peu plus près afi d idetifier la trace de l outil et d e déduire u modèle d état de surface. O costate doc coaissat la géométrie locale de la poit de l outil que l o peut modéliser l état de surface. Hypothèse : L avace est faible devat le rayo de poit de l outil Rε. La géométrie locale est alors ue itersectio de cercle de rayo Rε dot les cetres sot distat de fz. Trace de l outil O alors : Rε = soit : ( Rε Rt) f + f. Rε. Rt Rt = Rε f Rt E égligeat Rt devat Rε, o obtiet : f Rt = 8. Rε Das le cas du fraisage, il est impossible de développer des modèles d états de surface sachat que de toutes maières les phéomèes prépodérats sot ceux liés à l odulatio. Les états de surface Page 7/8

8 Applicatio : Outil à charioter coudé avec rayo de bec Rε ul.. Exprimer l'avace f e foctio de Kr et K'r. Calculer f maxi pour Kr = 45 K'r = 45 Rugosité R < 6.3µm 3. Même calcul avec u outil à plaquette carbure avec rayo de bec Rε=0,8mm pour ue rugosité idetique. Remarque : validité du modèle. Les états de surface Page 8/8