Tableau de finition de surface : un guide pour comprendre la finition de surface

Les processus impliquant l’utilisation de machines imposent des irrégularités caractéristiques sur les surfaces de leurs produits. Le degré de rugosité de la surface du produit affecte sa durabilité et ses performances lors de son utilisation. Cela a nécessité le besoin d’un tableau d’état de surface.

Une utilisation continue entraîne souvent une usure du produit avec le temps. Cela est souvent dû à la friction importante établie entre la surface du produit et la surface contre laquelle il est utilisé. En revanche, les surfaces lisses avec finition de surface sont plus durables et peuvent être utilisées avec peu ou pas de friction.

Si vous vous demandez pourquoi la finition de surface est importante pour votre produit, ce guide est fait pour vous. Continuez à lire pour une compréhension complète de la finition de surface.

Qu'est-ce que la finition de surface ?         

L'état de surface est un paramètre qui détermine les caractéristiques physiques (apparence) d'un composant. Il s'agit d'un moyen de modifier les surfaces des matériaux grâce à des processus impliquant l'ajout, la suppression ou le remodelage de la surface métallique.

 Trois (3) caractéristiques majeures peuvent définir l’état de surface. Il s'agit de la rugosité de la surface, de l'ondulation et de la pose.

La mesure des irrégularités spatiales totales sur la surface métallique est connue sous le nom de rugosité de surface. Il représente également le nombre de pics et de vallées sur une surface. Plus le nombre est bas, plus les irrégularités sont faibles, ce qui implique une faible rugosité de surface et une meilleure finition de surface. Lorsque les professionnels parlent de finition de surface, il s’agit souvent de « rugosité de surface ».

La mesure de l’état de surface peut également être effectuée en termes d’ondulation. L'ondulation est causée par la déviation, la déformation ou la vibration des particules. Cela peut être mesuré si une surface a plus d'espace entre les irrégularités et comparé à d'autres surfaces.

Enfin, la pose fait référence à la direction des principaux motifs de surface.

Pourquoi la finition de surface est-elle importante ?

La finition de surface joue un rôle clé dans usinage sur mesure pour déterminer comment un produit réagit avec son environnement immédiat. Il est donc crucial d’évaluer la durabilité et l’efficacité du produit lors de son utilisation.

La finition de surface peut affecter plusieurs capacités de la pièce du produit à résister à l’usure. Ceux-ci incluent la capacité d'aider ou de détruire la lubrification, d'augmenter ou de diminuer la friction avec les pièces de contact et de résister à la corrosion.

Il existe différentes finitions de surface avec des effets variés sur le produit. La finition de surface aide des manières suivantes et plus encore :

Comment mesurer la rugosité d'une surface ?

La mesure de la rugosité d’une surface consiste à calculer la douceur relative du profil de surface d’un produit. Il utilise Ra comme paramètre numérique.

Comme mentionné précédemment, les trois composants de base des surfaces sont la rugosité, l’ondulation et la pose. Ces composants sont essentiels dans les caractéristiques géométriques des surfaces.

Il existe plusieurs systèmes pour mesurer l’état de surface. Ces systèmes de mesure de l'état de surface comprennent les éléments suivants :

Méthodes de contact (instrument à sonde à stylet)

La méthode de contact mesure la finition de surface d'un produit à l'aide d'un instrument à sonde à stylet. Tout d’abord, le stylet est dessiné le long de la surface du produit, puis le mouvement perpendiculaire du stylet est enregistré.

Le profil enregistré du stylet permet ensuite de calculer les trois paramètres de base de la rugosité de la surface. Cette méthode nécessite une interruption de la machine et la pointe du stylet peut laisser de petites rayures sur la surface du produit.

Pour mesurer avec précision la rugosité de la surface d'un objet délicat, assurez-vous que le diamètre de la pointe du stylet est aussi petit que possible avec une faible pression de contact sur la surface.

Méthodes sans contact (lumière optique, laser ou rayons X)

Les méthodes sans contact impliquent l'utilisation d'instruments optiques tels que des rayons X, des lasers, etc. au lieu d'un stylet pour mesurer le degré de rugosité de la surface. Ces méthodes offrent une vitesse de mesure élevée sans avoir besoin de contacter la surface du produit.

La diffusion optique ou diffusion ultrasonique est ici l’une des méthodes les plus utiles. L'instrument optique enverra une impulsion ultrasonique à la surface du produit. Cette impulsion modifie, interfère et provoque une réflexion du dos vers l'instrument. Vous pouvez désormais évaluer l'onde réfléchie dans l'instrument pour déterminer les paramètres de rugosité de la surface.

Les techniques de microscopie permettent également d'examiner les pics microscopiques sur les surfaces des matériaux. Encore une fois, ces méthodes donnent des résultats cohérents.

Méthodes de comparaison

Cette méthode compare l'état de surface d'un produit avec une surface dont les paramètres de rugosité de surface sont connus. Cette surface connue sert de standard pour calibrer la surface du produit fabriqué.

Les fabricants utilisent les sens visuels et tactiles pour comparer la surface d’un produit avec une surface dont les paramètres de finition de surface sont connus.

Mesure de l'état de surface en cours de processus

Il existe plusieurs méthodes pour mesurer les paramètres d'état de surface en cours de processus, et certaines d'entre elles sont :

• Méthode d'inductance

Cette méthode mesure la rugosité d’une surface magnétique. Dans cette méthode, le capteur à inductance utilise son énergie électromagnétique pour estimer la distance entre le capteur et la surface. La valeur paramétrique obtenue permet de déterminer les paramètres comparatifs de rugosité de surface.

• Méthode machine

Dans cette méthode, un système numérique sert de source lumineuse pour éclairer la surface du produit. Après illumination, les données sont envoyées à l’ordinateur pour analyse. La mise en relation des données analysées avec le tableau de rugosité de surface permet d'obtenir la rugosité réelle de la surface.

• Méthode par ultrasons

Dans cette technique, un capteur ultrasonique sphérique est placé sous un angle non incident pour envoyer des impulsions à la surface. L'impulsion envoyée est analysée par l'ordinateur pour l'analyse et les calculs des paramètres de rugosité de surface.

Unités de finition de surface de RA à Rz

Lorsque vous voyez un tableau de finition de surface d'usinage, vous aurez peut-être du mal à comprendre les abréviations. Il est difficile de mesurer la rugosité d’une surface sans bien comprendre ces unités.

Les paramètres de rugosité de surface et les unités de mesure suivants vous aideront à mieux comprendre le chat de rugosité de surface. Nous avons inclus leurs unités SI en micro-pouces pour une meilleure compréhension.

RA – Rugosité de surface moyenne (moyenne de la ligne centrale)

Certains concepteurs et ingénieurs l'appellent également moyenne de la ligne centrale ou moyenne arithmétique sur le tableau de rugosité de la surface. Il s'agit d'une valeur absolue qui représente l'étendue de l'écart d'un profil de rugosité par rapport à la ligne moyenne.

La moyenne de rugosité RA est le paramètre le plus couramment utilisé pour mesurer la rugosité de surface. Cependant, il présente certains inconvénients qui rendent d'autres unités d'état de surface indispensables lors de la définition, de l'évaluation et de la réplication de la topologie de surface.

RA et RMS (Root Mean Square) sont les principales représentations sur le tableau de rugosité de surface.

Rmax - Distance verticale du pic à la vallée

Rmax mesure la hauteur verticale moyenne des sommets et des vallées d’une surface. Il est efficace pour mesurer les bavures, les rayures et autres anomalies sur la surface qui ne sont pas facilement détectées avec le tableau de finition de surface RA. De plus, Rmax est plus efficace pour identifier les anomalies de texture de surface sur les surfaces.

Rz – Hauteur maximale moyenne du profil

Rz mesure la hauteur maximale moyenne d'un profil de surface. Il est obtenu à partir des valeurs moyennes des cinq plus grandes longueurs d'échantillonnage des pics et des vallées sur toute la surface. Ce paramètre permet de garantir une mesure précise et d’éviter les erreurs. Cela s’avère pratique car la moyenne de la ligne médiane (Ra) est souvent insensible dans une certaine mesure, ce qui conduit à des mesures inexactes.

Finitions de surface RA pour divers processus de fabrication

 Il existe plusieurs processus industriels que les entreprises de fabrication exécutent pour affiner la surface de leurs produits. Les méthodes impliquées dans la finition de surface varient selon les différents processus de fabrication. Chaque méthode a des effets différents car la finition de surface est un vaste processus industriel.

Par exemple, il existe différents procédés de découpe du métal, et chaque procédé possède son propre procédé de finition de surface. Cela met en évidence l’importance d’un tableau de finition de surface.

La première étape du choix des finitions de surface consiste à identifier un processus industriel capable de produire la texture de surface souhaitée et le motif de surface prédominant. En outre, le processus à adopter doit être rentable à des fins commerciales.

L'image ci-dessous contient un tableau montrant un exemple de graphiques de rugosité de surface. Il montre la rugosité relative de divers processus de fabrication :

Tableau de conversion de la rugosité de surface

Un guide important pour mesurer les paramètres standard de finition de surface est le processus d’usinage du tableau de rugosité de surface. Les fabricants l'utilisent toujours comme matériau de référence pour garantir la qualité des processus de fabrication.

Quels sont les facteurs affectant la finition de surface ?

Les finitions de surface peuvent être affectées par plusieurs facteurs. Certains des facteurs sont les suivants :

Type de liquide de refroidissement utilisé

L'utilisation de liquide de refroidissement est un excellent moyen d'améliorer les surfaces et la durée de vie des outils dans les processus d'usinage. Il réduit efficacement la friction sur les surfaces. Pendant Usinage CNC Lors de processus, de la chaleur est produite, affectant les propriétés physiques des surfaces et les rendant rugueuses.

L'utilisation d'un liquide de refroidissement à haute pression améliore considérablement la finition de surface, même si elle n'est pas la plus efficace car elle n'est pas adaptée à des vitesses de coupe inférieures.

L’utilisation d’un liquide de refroidissement de qualité minimale a été acceptée comme la méthode la plus efficace pour réduire la rugosité des surfaces. Il est rentable, réduit la pollution et améliore les performances des pièces. De plus, cela diminue l’usure des outils et la rugosité des surfaces.

Paramètres de coupe

Les finitions de surface sont importantes pour la qualité d'un produit pendant le processus d'usinage. Cependant, l'obtention de l'état de surface souhaité dépendra des paramètres de coupe tels que l'avance, la profondeur de coupe et la vitesse de coupe.

Lors des processus de découpe utilisant les machines CNC, une augmentation de la vitesse de découpe diminue la rugosité de la surface. Cela signifie que plus la vitesse de coupe est rapide, plus la rugosité de la surface est faible (à condition que tous les autres paramètres restent constants).

Avec l'augmentation de la profondeur de coupe dans le processus d'usinage CNC, la profondeur de rugosité maximale a tendance à augmenter. Ce n'est que si les autres paramètres impliqués restent constants. De plus, une augmentation de l'avance correspond à une diminution de la rugosité moyenne dans un processus d'usinage CNC.

Pour améliorer les processus d'usinage, les fluides de coupe réduisent la rugosité de surface dans tous les processus de coupe. Cela se produit par la réduction de la température de l’outil, ce qui réduit le coefficient de frottement. Cependant, la pénétration du fluide dans l’espace de coupe réduit également l’adhérence de l’outil et du produit.

Type de processus d'usinage

Le type de processus d'usinage utilisé dans la fabrication d'un produit détermine le degré de rugosité de la surface du produit. Le processus d'usinage est régi par deux paramètres d'usinage majeurs, à savoir : l'avance et la vitesse de coupe.

L'avance et la vitesse de coupe utilisées dans le processus d'usinage des métaux, comme le tournage dans le processus d'usinage CNC, affectent grandement la finition de surface du produit final. La valeur de la surface augmente à mesure que l'avance augmente, tandis que la rugosité du motif de surface diminue à mesure que la vitesse de coupe augmente.

Vibrations

Les outils non portés et usés provoquent des vibrations qui affecteront la finition de surface d'un produit. Lorsque les outils s'usent, ils affectent l'intégrité des finitions de surface du produit pour obtenir une surface plus lisse de manière imprévisible en raison des vibrations.

Les fréquences et amplitudes de vibration obtenues à l'aide d'un outil non porté affectent l'état de surface en ajoutant une simple vibration sinusoïdale. La vibration a différentes amplitudes et fréquences, ce qui implique que la rugosité moyenne augmente avec l'amplitude de l'onde sinusoïdale.

Il convient de noter que la fréquence des vibrations a un effet minime sur la rugosité d'une surface.

Comment améliorer la rugosité de la surface

Dans le processus de fabrication, il existe plusieurs méthodes pour améliorer l’état de surface des produits, des pièces ou des équipements. La réduction de la friction et de l'extrusion entre l'outil et la pièce est efficace. D'autres techniques consistent à affûter le bord de l'outil et à garantir que certains matériaux sont correctement traités thermiquement. De cette façon, il est possible de réduire les vibrations de la machine-outil.

Les méthodes les plus efficaces pour améliorer la rugosité des surfaces sont les suivantes :

Améliorer les conditions de coupe

Réduire de manière appropriée l’usinage des surfaces est une condition de coupe critique dans la méthode de production. Certaines améliorations des conditions de coupe comprennent :

Choisissez une technologie de traitement appropriée

La sélection d'une excellente technologie de traitement détermine le degré de finition de surface d'un produit. À l’inverse, des processus erronés ou inefficaces peuvent affecter l’efficacité et la qualité du traitement.

Choisir les bonnes matières premières

Les parties d'un équipement ou d'une machine sont constituées de différents matériaux. Par conséquent, le choix des différentes méthodes ou outils de production est directement lié au degré de finition de surface en fonction des densités des différentes matières premières.

Conclusion

L’obtention de finitions de surface optimales est essentielle pour la durabilité et l’efficacité des produits. Il est donc crucial d’établir des normes rigoureuses en matière de finition de surface. Cela doit aller de pair avec la bonne méthodologie et la rentabilité pour générer les finitions de surface souhaitées.

Les tableaux de finition de surface aident à comprendre efficacement les paramètres de surface des matériaux, qu’il s’agisse de surfaces lisses ou rugueuses. Cela aidera les concepteurs et les fabricants à sélectionner les techniques de finition de surface les plus efficaces pour les produits.

Chaque fois que vous avez besoin d’affiner la surface d’un produit, nous sommes toujours prêts à travailler avec vous pour atteindre votre objectif. De plus, notre vaste expérience nous aide à vous conseiller sur les meilleures techniques pour atteindre vos objectifs de fabrication.

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