Surface Roughness: Tout ce qu'il faut savoir

Lorsque des composants sont fabriqués en respectant des dimensions et des tolérances, l'état de surface est également un aspect crucial. Une rugosité de surface adéquate est nécessaire pour assurer la durabilité, la performance et la qualité des produits.

Si vous ne savez rien de la rugosité de surface et que vous souhaitez savoir ce qu'est la rugosité de surface et quelles sont ses unités, lisez le guide ci-dessous.

Qu'est-ce que la rugosité de surface dans l'usinage et la fabrication ?

La nature de la surface est appelée finition de surface ou rugosité de surface. Il s'agit de l'écart que la surface peut présenter par rapport à un plan parfaitement plat. Le terme finition de surface fait référence au niveau de finition et de polissage appliqué à un composant. L'utilisation des composants dépend de leur rugosité de surface.

Unités de mesure de la rugosité de surface (Ra)

Que sont les unités Ra ?

Ra fait référence à la moyenne de rugosité, qui est une unité de mesure de la rugosité de surface dans la fabrication. Elle permet de quantifier la douceur et la texture d'une surface et donne un aperçu de son aspect et de sa fonctionnalité. Il est mesuré en micro-pouces ou en micromètres.

Valeur Ra de la rugosité de surface

Une valeur de rugosité de surface représente l'écart moyen de la surface par rapport à la ligne moyenne sur une longueur d'échantillonnage donnée.

Termes de rugosité de surface

Les différents termes utilisés pour déterminer la rugosité de la surface sont indiqués ci-dessous.

Ra

Ra est l'unité de mesure la plus courante pour évaluer l'état de surface. Il représente l'écart moyen arithmétique, qui comprend la rugosité d'une surface. Il quantifie la variation de la rugosité par rapport à la ligne moyenne.

Rz

Rz est une mesure de la hauteur moyenne maximale de la surface d'un composant. Il représente la moyenne des cinq écarts qui se situent entre le sommet le plus bas et le sommet le plus haut. Parfois, lorsque Ra est inconsidéré en raison de mesures imprécises, l'unité Rz permet d'éviter les erreurs.

Rp

Rp représente la hauteur maximale du pic par rapport à la ligne moyenne. C'est la hauteur du pic le plus élevé et c'est un paramètre très important car il détermine l'irrégularité maximale de la surface. Il est mesuré en micromètres ou en micro-pouces.

Rv

Rv est la profondeur maximale de la vallée ; elle mesure la valeur la plus profonde dans la longueur d'échantillonnage à partir de la ligne moyenne. Elle indique la profondeur de l'indentation sur une surface donnée, et des facteurs tels que la concentration de contraintes peuvent l'influencer.

Rmax

Lors de l'évaluation de la rugosité de la surface, les rayures et les bavures sont très importantes, et max permet d'identifier ces irrégularités.

RMS

RMS signifie Roughness Magnitude Surface ; il mesure la rugosité de la surface en prenant les valeurs de hauteur et en les élevant au carré. Il donne du poids aux valeurs extrêmes et donne un aperçu détaillé de la texture de la surface.

Quel est l'état de surface standard en usinage ?

Le Ra 3,2μm est la finition de surface standard et est choisi pour les applications générales. Elle permet d'équilibrer la fabricabilité et la fonctionnalité et ne nécessite pas de traitement ultérieur approfondi. Cette plage de valeurs Ra représente une surface modérément lisse, qui présente quelques marques d'outils visibles, mais pas d'irrégularités significatives.

Types de finitions d'usinage

Les différents types de finitions d'usinage sont les suivants :

Finition telle qu'usinée

Il s'agit de la finition qui apparaît juste après l'usinage et qui présente des marques d'outil. Cette surface a une valeur Ra comprise entre 3,2 et 6,3 µm. On l'opte pour des pièces où l'esthétique n'est pas importante comme prototypes fonctionnels.

Finition lisse

Une finition lisse est une finition fine obtenue à l'aide d'un outil de forme et lorsque l'usinage est effectué à une vitesse lente. La valeur de Ra se situe entre 0,8 et 1,6 µm. Elle est utilisée dans des applications telles que la médecine, aérospatialeet les automobiles, où les surfaces lisses contribuent à réduire les frottements.

Finition texturée

Une finition texturée est une surface qui a été délibérément rendue rugueuse à l'aide de procédés et d'outils tels que le microbillage et l'électrolyse. moletage. Sa valeur Ra est supérieure à 6,3 µm. Il est utilisé pour améliorer l'adhérence, réduire l'éblouissement et à des fins décoratives.

Finition miroir

Une finition miroir est une surface qui est polie et qui présente un aspect lisse et sans jointure. La valeur de Ra pour cette finition est de 0,2 µm. Une telle finition est requise dans les produits optiques.

Finition anodisée

La finition anodisée est obtenue par un traitement chimique de la surface et la formation d'une couche anodisée qui améliore l'esthétique et la résistance à la corrosion. La valeur Ra de la finition anodisée commence généralement à 3,2 µm et est utilisée pour les composants aérospatiaux et électroniques.

Comment les différents niveaux de rugosité de surface sont-ils obtenus ?

Il existe différents niveaux de rugosité de surface, qui sont obtenus à l'aide de différentes méthodes, comme indiqué ci-dessous.

Tel qu'usiné

Les surfaces usinées sont obtenues directement après l'usinage et présentent des marques d'outil. La rugosité de ces surfaces est de l'ordre de 3,2 à 6,3 µm Ra. Il s'agit d'une méthode rentable qui convient aux applications ne nécessitant pas de pièces esthétiquement attrayantes.

Billes de verre

Le microbillage est un procédé de finition de surface qui utilise des billes de verre fines qui sont projetées sur la surface à haute pression. Il permet d'obtenir une finition uniforme et mate, dont la valeur Ra est comprise entre 1,6 et 6,3 µm. Il permet de lisser les arêtes vives et d'améliorer l'esthétique des composants.

Anodisation

Anodisation L'anodisation est le processus de traitement chimique de la surface, qui crée une couche anodisée sur la surface des composants. Les deux différents types de procédés d'anodisation sont les suivants :

Anodisé Type II

L'anodisation de type II crée une couche d'oxyde sur la surface qui est mince et dont la rugosité est comprise entre 5 et 25 µm. Elle offre une résistance à la corrosion et permet d'obtenir différentes couleurs. Elle est légère et est donc principalement utilisée pour les boîtiers électroniques.

Anodisé Type III

L'anodisation de type III est une couche dure d'oxyde dont la rugosité de surface est comprise entre 25 et 100µm. Ce type d'anodisation confère à la surface une grande résistance à la corrosion et à l'usure. Il est surtout utilisé pour les applications militaires.

Options de rugosité de surface dans l'usinage CNC

Les différents types de rugosité de surface obtenus grâce à l'usinage CNC sont les suivants :

3,2 μm Ra

La finition de 3,2 μm Ra est destinée aux machines chimiques ; elle est généralement acceptable pour les composants grand public et présente des surfaces lisses. Toutefois, ces composants peuvent présenter des marques d'outils visibles.

1,6 μm Ra

1,6 μm Ra présente des marques de coupe, et il est surtout opté pour les pièces qui passent par des contraintes élevées ou qui nécessitent des raccords serrés.

0,8 μm Ra

0,8 μm Ra est un état de surface qui offre des surfaces haut de gamme et qui est également coûteux. Cependant, il est important pour ces pièces qui sont soumises à de fortes contraintes.

0,4 μm Ra

0,4μm Ra utilise une rugosité de surface qui est opté pour les composants qui ont besoin d'une finition sans couture comme une priorité absolue. Il convient à ces composants qui subissent des tensions et des contraintes excessives.

Principaux effets de la rugosité de surface sur les pièces

L'impact de la rugosité de la surface sur les composants est le suivant :

Résistance à l'usure

Lorsque la surface est rugueuse, la connexion entre les composants qui s'accouplent crée une friction accrue. Cela entraîne une usure rapide.

Stabilité de l'ajustement

Les surfaces rugueuses sont moins résistantes à l'usure et, par conséquent, le jeu augmente au cours de l'utilisation. Les micro-pointes sont aplaties pendant le processus d'assemblage de l'interférence des ajustements, ce qui réduit l'interférence effective et affaiblit la solidité de l'assemblage.

Résistance à la fatigue

Les pièces rugueuses présentent des vallées plus larges qui agissent comme des concentrateurs de contraintes. Celles-ci ont un impact sur la résistance à la fatigue des composants.

Résistance à la corrosion

En raison de leur rugosité, les surfaces peuvent laisser l'air et l'humidité pénétrer dans les composants métalliques, ce qui rend les pièces moins résistantes à la corrosion.

Aptitude au scellement

Les surfaces rugueuses ne peuvent pas créer une capacité d'étanchéité suffisante, ce qui peut entraîner des fuites entre les composants assemblés.

Rigidité de contact

La rigidité de contact est la capacité des composants qui s'accouplent à résister à la déformation lorsqu'ils sont soumis à des forces externes. La rigidité d'une machine dépend de la rigidité de contact entre les pièces.

Précision de la mesure

La rugosité de la surface, si un composant est mesuré à l'aide de l'outil de mesure, a un impact sur la précision de la mesure.

Tableau de conversion de la rugosité de surface

La table de conversion de la rugosité de surface est la suivante.

Comment mesurer la rugosité de surface ?

Il existe différentes méthodes pour mesurer la rugosité de la surface, qui sont présentées ci-dessous :

Méthode de profilage : Cette méthode consiste à mesurer des surfaces à l'aide d'une sonde à haute résolution.

Technique de zone : Cette méthode consiste à mesurer l'aire finie d'une surface donnée. Les mesures donnent une moyenne statistique des creux et des pics. Cette technique utilise des sondes capacitives, la diffusion d'ultrasons ou la diffusion optique.

Technique de microscopie : Il s'agit d'une méthode qualitative qui mesure les contacts. Elle donne des informations sur les vallées et les crêtes des surfaces.

Conclusion

La rugosité de surface est un aspect crucial de la fabrication des composants, car leurs performances et leur durabilité en dépendent. Si vous cherchez à fabriquer des composants avec une finition de surface très fine pour vos applications personnalisées, nous, à DEK peut vous aider. Nous disposons d'ingénieurs expérimentés qui tiennent compte de l'importance de la rugosité de la surface des composants et qui garantissent une perfection exceptionnelle.

FAQ

Comment la rugosité de la surface est-elle générée ?

La rugosité de la surface est générée par le processus de fabrication ou les techniques de finition de la surface.

À quoi faut-il prêter attention lors du marquage de la rugosité de surface ?

Ra est le paramètre utilisé pour décrire la rugosité de la surface et, lors du marquage, l'écart moyen de la hauteur du profil par rapport à la ligne moyenne est mesuré.

Quelles sont les caractéristiques de la forme de la surface lorsque la rugosité de surface Ra est de 3,2μm ?

3,2 µm Ra présente des marques visibles d'usinage et une surface modérément rugueuse.