Encyclopédie de la rugosité de surface

1. Le concept de rugosité de surface métallique

La rugosité de la surface fait référence à l'irrégularité des petits pas et des minuscules pics et vallées d'une surface usinée. La distance (distance des vagues) entre les deux pics ou deux creux est très petite (inférieure à 1 mm), ce qui appartient à l'erreur de forme géométrique microscopique.

Plus précisément, il fait référence au degré de hauteur et à la distance S des minuscules sommets et vallées. Généralement divisé par S :

• S<1mm est la rugosité de la surface ;

• 1≤S≤10 mm correspond à l'ondulation ;
• S>10mm est en forme de f.

2. Tableau comparatif VDI3400, Ra, Rmax

La norme nationale stipule que trois indicateurs sont couramment utilisés pour évaluer la rugosité de surface (l'unité est le µm) : l'écart arithmétique moyen Ra du profil, la hauteur moyenne Rz des irrégularités et la hauteur maximale Ry. L'indice Ra est souvent utilisé en production réelle. L'écart maximal de micro-hauteur Ry du profil est souvent exprimé par le symbole Rmax au Japon et dans d'autres pays, et l'indice VDI est couramment utilisé en Europe et aux États-Unis. Vous trouverez ci-dessous le tableau de comparaison VDI3400, Ra, Rmax.

Tableau comparatif VDI3400, Ra, Rmax

3. Facteurs de formation de la rugosité de surface

La rugosité de la surface est généralement formée par la méthode de traitement utilisée et d'autres facteurs, tels que le frottement entre l'outil et la surface dupièce d'usinage CNCpendant le traitement, la déformation plastique du métal de la couche superficielle lorsque la puce est séparée et les vibrations à haute fréquence dans le système de traitement, les fosses de décharge d'usinage électrique, etc. En raison des différentes méthodes de traitement et des matériaux de la pièce à usiner, la profondeur, la densité, la forme et la texture des traces laissées sur la surface traitée sont différentes.

4. Les principales manifestations de l'influence de la rugosité de surface sur les pièces

1) Affecte la résistance à l’usure. Plus la surface est rugueuse, plus la zone de contact efficace entre les surfaces de contact est petite, plus la pression est élevée, plus la résistance au frottement est grande et plus l'usure est rapide.
2) Affecte la stabilité de l’ajustement. Pour un ajustement avec jeu, plus la surface est rugueuse, plus elle est facile à porter, de sorte que l'écart augmente progressivement au cours du processus de travail ; force de connexion.

3) Affecter la résistance à la fatigue. Il existe de grandes dépressions à la surface des pièces rugueuses, qui sont sensibles à la concentration des contraintes, comme des entailles et des fissures pointues, affectant ainsi la résistance à la fatigue des pièces.pièces de précision.
4) Affecte la résistance à la corrosion. La surface des pièces rugueuses peut facilement provoquer la pénétration de gaz ou de liquides corrosifs dans la couche interne du métal à travers les vallées microscopiques de la surface, provoquant une corrosion de surface.

5) Affecter l'étanchéité. Les surfaces rugueuses ne peuvent pas s'ajuster parfaitement et du gaz ou du liquide s'échappe par les espaces entre les surfaces de contact.
6) Affecte la rigidité de contact. La rigidité de contact est la capacité de la surface de joint des pièces à résister à la déformation de contact sous l'action d'une force externe. La rigidité d'une machine est largement déterminée par la rigidité du contact entre lespièces de tour CNC.
7) Affecte la précision de la mesure. La rugosité de la surface mesurée de la pièce et la surface de mesure de l'outil de mesure affecteront directement la précision de la mesure, en particulier dans les mesures de précision.

De plus, la rugosité de la surface aura divers degrés d'influence sur le revêtement de placage, la conductivité thermique et la résistance de contact, les performances de réflexion et de rayonnement des pièces, la résistance au flux de liquide et de gaz et le flux de courant à la surface des conducteurs.

5. Base d'évaluation de la rugosité de surface

1. Longueur d'échantillonnage

   La longueur d'échantillonnage est la longueur d'une ligne de référence spécifiée dans l'évaluation de la rugosité de la surface. Selon les caractéristiques de formation et de texture de la surface réelle de la pièce, la longueur pouvant refléter les caractéristiques de rugosité de la surface doit être sélectionnée et la longueur d'échantillonnage doit être mesurée en fonction de la tendance générale du contour de la surface réelle. Le but de la spécification et de la sélection de la longueur d'échantillonnage est de limiter et d'affaiblir l'influence de l'ondulation de la surface et des erreurs de forme sur les résultats de mesure de la rugosité de la surface.

2. Durée de l'évaluation

La longueur d'évaluation est une longueur nécessaire à l'évaluation du profil, et elle peut comprendre une ou plusieurs longueurs d'échantillonnage. Puisque la rugosité de surface de chaque partie de la surface de la pièce n'est pas nécessairement uniforme, une certaine caractéristique de rugosité de surface ne peut pas être raisonnablement reflétée dans une seule longueur d'échantillonnage, il est donc nécessaire de prendre plusieurs longueurs d'échantillonnage sur la surface pour évaluer la rugosité de surface. La longueur d'évaluation se compose généralement de 5 longueurs d'échantillonnage.

3. Référence

La ligne de référence est la ligne médiane du profil utilisée pour évaluer les paramètres de rugosité de surface. Il existe deux types de lignes de référence : la ligne médiane des moindres carrés du contour : dans la longueur d'échantillonnage, la somme des carrés des distances de décalage du contour de chaque point sur la ligne de contour est la plus petite et elle a une forme de contour géométrique. . La moyenne arithmétique de la ligne médiane du contour : dans la longueur d'échantillonnage, les zones des contours au-dessus et au-dessous de la ligne médiane sont égales. Théoriquement, la ligne médiane des moindres carrés est une ligne de base idéale, mais elle est difficile à obtenir dans des applications pratiques, elle est donc généralement remplacée par la ligne médiane moyenne arithmétique du contour, et une ligne droite avec une position approximative peut être utilisée pour remplacez-le pendant la mesure.

6. Paramètres d'évaluation de la rugosité de surface

1. Paramètres caractéristiques de la hauteur

Écart moyen arithmétique du profil Ra : moyenne arithmétique de la valeur absolue de l'écart du profil dans la longueur d'échantillonnage (lr). En mesure réelle, plus le nombre de points de mesure est élevé, plus Ra est précis.

Hauteur maximale du profil Rz : la distance entre la ligne du sommet du profil et la ligne du bas de la vallée.

Ra est préféré dans la gamme habituelle de paramètres d’amplitude. Dans la norme nationale avant 2006, il y avait un autre paramètre d'évaluation qui était « la hauteur de micro-rugosité en dix points » exprimée par Rz, et la hauteur maximale du contour était exprimée par Ry. Après 2006, la norme nationale a annulé la hauteur de microrugosité de dix points et Rz a été utilisé. Indique la hauteur maximale du profil.

2. Paramètres des fonctionnalités d'espacement

RsmLargeur moyenne des éléments de contour. Dans la longueur d'échantillonnage, la valeur moyenne de la distance entre les irrégularités microscopiques du profil. L'espacement des microrugosités fait référence à la longueur du pic du profil et de la vallée du profil adjacente sur la ligne médiane. Dans le cas d'une même valeur Ra, la valeur Rsm n'est pas forcément la même, donc la texture réfléchie sera différente. Les surfaces qui prêtent attention à la texture prêtent généralement attention aux deux indicateurs Ra et Rsm.

LeRmrLe paramètre de caractéristique de forme est représenté par le rapport de longueur de support de contour, qui est le rapport entre la longueur de support de contour et la longueur d'échantillonnage. La longueur du support de profil est la somme des longueurs des lignes de coupe obtenues en coupant le profil avec une ligne droite parallèle à la ligne médiane et à une distance de c de la ligne de crête du profil dans la longueur d'échantillonnage.

7. Méthode de mesure de la rugosité de surface

1. Méthode comparative

Il est utilisé pour la mesure sur site en atelier, et est souvent utilisé pour la mesure de surfaces moyennes ou rugueuses. La méthode consiste à comparer la surface mesurée avec un échantillon de rugosité marqué d'une certaine valeur pour déterminer la valeur de la rugosité de surface mesurée.

2. Méthode du stylet

   La rugosité de la surface utilise un stylet en diamant avec un rayon de courbure de pointe d'environ 2 microns pour glisser lentement le long de la surface mesurée. Le déplacement de haut en bas du stylet diamant est converti en signal électrique par un capteur de longueur électrique et est indiqué par un instrument d'affichage après amplification, filtrage et calcul. La valeur de rugosité de surface peut être obtenue et l'enregistreur peut également être utilisé pour enregistrer la courbe de profil de la section mesurée. Généralement, l'outil de mesure qui peut afficher uniquement la valeur de rugosité de surface est appelé instrument de mesure de rugosité de surface, et celui qui peut enregistrer la courbe du profil de surface est appelé profileur de rugosité de surface. Ces deux outils de mesure disposent de circuits de calcul électroniques ou d'ordinateurs électroniques, qui peuvent calculer automatiquement l'écart moyen arithmétique Ra du contour, la hauteur en dix points Rz de l'irrégularité microscopique, la hauteur maximale Ry du contour et d'autres paramètres d'évaluation, avec une haute précision. efficacité de mesure et adapté à la rugosité de surface de Ra est mesurée de 0,025 à 6,3 microns.

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