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GE40-082N Novembre 2003 ICS : 03.100.30 ; 17.020 ; 17.040.20 Reproduction inter

GE40-082N Novembre 2003 ICS : 03.100.30 ; 17.020 ; 17.040.20 Reproduction interdite Comité de normalisation des moyens de production FASCICULE DE FORMATION ETATS DE SURFACE Novembre 2003 2/74 GE40-082N VALIDATION PSA Peugeot Citroën RENAULT Remplace Ge40-082N du 04-2000 et GE40-084N du 11-2000 ÉTABLI PAR COMMISSION 40A M. Harvier G. Chaumond Avant-propos La définition des paramètres des états de surface utilisés dans les groupes PSA Peugeot Citroën et Renault reposait essentiellement sur les normes spécifiques CNOMO. La normalisation internationale ISO a maintenant intégré la majorité de ces paramètres. Compte tenu de tous ces éléments, ainsi que de la complexité des structures des normes ISO et de leur volume, il devient nécessaire pour assurer la formation des utilisateurs de formaliser sur un même support toutes les informations nécessaires à la mise en œuvre des notions relatives aux états de surface. _______________________________________ Objet et domaine d’application Le présent fascicule a pour but de fournir des indications théoriques et pratiques sur les paramètres d'états de surface utilisés dans les groupes PSA Peugeot Citroën et Renault. Il fait notamment le point sur les dernières évolutions de la normalisation internationale et de ses conséquences sur les indications à porter sur les plans des pièces. Il sert de support pour des formations "Etats de surface conformes aux normes ISO". _______________________________________ Descripteurs Contrôle dimensionnel, état de surface, formation, mesure, dimensional check, surface finish, training, measurement. _______________________________________ Modifications Par rapport à l'édition précédente : • Modification du plan. • Prise en compte de l'édition 02/2002 de la norme ISO 1302 dans divers paragraphes. • Remplacement de la norme ISO 5436 par les normes ISO 5436-1 et 5436-2. • Suppression des annexes A (vue des profilomètres et B (Exercices) et intégration de l'annexe C (Documents pédagogiques dans le corps du document. • Intégration du contenu du GE40-084N du 11/2000. Novembre 2003 3 GE40-082N Sommaire Page 1. Introduction ...............................................................................................................................................4 1.1 Pourquoi mesurer des états de surface ?....................................................................................................4 1.2 Définition d'un état de surface .....................................................................................................................4 1.3 Historique ...................................................................................................................................................5 2. Fonctionnalités des surfaces...................................................................................................................6 3. Spécifications............................................................................................................................................7 3.1 Typologie des surfaces ...............................................................................................................................7 3.1.1 Vocabulaire .................................................................................................................................................7 3.1.2 Typologie ...................................................................................................................................................8 3.2 Historique de la spécification......................................................................................................................12 3.3 Symbolique.................................................................................................................................................14 3.3.1 Définition géométrique des paramètres......................................................................................................14 3.3.2 Symbole graphique ....................................................................................................................................15 3.3.3 Indications ajoutées au symbole graphique................................................................................................15 3.4 Exemples d'indication au plan ....................................................................................................................18 4. De la mesure aux paramètres..................................................................................................................19 4.1 Vocabulaire spécifique aux profils ..............................................................................................................19 4.2 Définitions des profils .................................................................................................................................21 4.3 Représentation de l'acquisition et des traitements d'un état de surface .....................................................22 4.4 Paramètre du profil primaire.......................................................................................................................23 4.5 Le système E..............................................................................................................................................24 4.5.1 Introduction ................................................................................................................................................24 4.5.2 Méthode des motifs (ISO 12085)................................................................................................................24 4.5.3 Fonctionnalités des surfaces......................................................................................................................29 4.5.4 Exemples de cas concrets..........................................................................................................................30 4.5.5 Correspondances entre les anciens critères CNOMO et les paramètres ISO............................................35 4.6 Le système M.............................................................................................................................................36 4.6.1 Introduction ................................................................................................................................................36 4.6.2 Principe ..................................................................................................................................................36 4.6.3 Les différentes étapes................................................................................................................................37 4.6.4 Calcul des paramètres (ISO 4288).............................................................................................................37 4.7 Courbes et paramètres associés................................................................................................................38 4.7.1 Généralités et intérêts ................................................................................................................................38 4.7.2 Taux de longueur portante .........................................................................................................................38 4.7.3 Différence de hauteur de coupe du profil....................................................................................................38 4.7.4 Passage des anciennes normes CNOMO aux normes ISO pour le taux de longueur portante..................38 4.7.5 Surface ayant des propriétés fonctionnelles différentes suivant les niveaux ..............................................38 5. Mesurage ..................................................................................................................................................38 5.1 Précautions ................................................................................................................................................38 5.2 Règles générales .......................................................................................................................................38 5.2.1 Choix de la zone et de la direction .............................................................................................................38 5.2.2 Cas particulier : Principe de l'empreinte .....................................................................................................38 5.3 Paramétrage de mesure.............................................................................................................................38 5.3.1 Système E..................................................................................................................................................38 5.3.2 Système M .................................................................................................................................................38 5.4 Règles pour comparer les valeurs mesurées aux limites de tolérances.....................................................38 6. Moyens - Caractéristiques.......................................................................................................................38 6.1 Les différents moyens ................................................................................................................................38 6.1.1 Evaluation visuelle et tactile .......................................................................................................................38 6.1.2 Profilomètres à contact...............................................................................................................................38 6.1.3 Profilomètres sans contact .........................................................................................................................38 6.2 Caractéristiques des profilomètres à contact..............................................................................................38 7. Installation - Vérification du moyen de mesure.....................................................................................38 7.1 Formation spécifique..................................................................................................................................38 7.2 Installation ..................................................................................................................................................38 7.3 Vérification .................................................................................................................................................38 7.3.1 Vérification géométrique.............................................................................................................................38 7.3.2 Vérification de la cohérence des résultats de mesure ................................................................................38 7.4 Raccordement - Ajustage du moyen de mesure ........................................................................................38 7.4.1 Raccordement............................................................................................................................................38 7.4.2 Vérification, ajustage..................................................................................................................................38 8. Causes d'incertitude ................................................................................................................................38 9. Mesurage tridimensionnel.......................................................................................................................38 9.1 Utilité ..................................................................................................................................................38 9.2 Technologie................................................................................................................................................38 9.2.1 Mesurage par contact.................................................................................................................................38 9.2.2 Mesurage sans contact ..............................................................................................................................38 9.2.3 Exemple de résultats de mesurage 3D.......................................................................................................38 9.3 Avantages / inconvénients..........................................................................................................................38 Novembre 2003 4 GE40-082N 10. Normalisation ...........................................................................................................................................38 10.1 Matrice GPS...............................................................................................................................................38 10.2 Normes états de surface et normes générales...........................................................................................38 11. Répertoire alphabétique ..........................................................................................................................38 12. Liste des documents de référence .........................................................................................................38 Annexe A : Exemple de rapport de mesure........................................................................................................................38 1. Introduction L’aptitude d’une pièce à remplir une fonction donnée dépend d’un ensemble de facteurs et notamment des caractéristiques fonctionnelles de son état de surface ; celles-ci doivent être suffisantes pour assurer un comportement fonctionnel correct et rester d’un prix de revient compétitif. Figure 1 : Image tridimensionnelle d’une surface tournée 1.1 Pourquoi mesurer des états de surface ? Au début du 20eme siècle, la fabrication en grande série de pièces mécaniques impose une qualité géométrique constante. Les exigences concernant la diminution du frottement et de l’usure amènent à la normalisation de la qualité des surfaces techniques (1931 - symbolisation par triangles). Celle-ci purement représentative et nullement numérique donne une interprétation exclusivement subjective : dans un même pays, l’écart peut atteindre 1000 %. D’où la nécessité de créer des appareils de détermination numérique des qualités de surface. 1.2 Définition d'un état de surface L’état de surface représente les écarts répétitifs ou aléatoires par rapport à la surface géométrique formant la topographie tridimensionnelle d’une surface (ISO 8785). L'état de surface comprend : • les écarts de forme, • l’ondulation, • la rugosité, • la direction des irrégularités, • les imperfections, sur une zone limitée. Novembre 2003 5 GE40-082N 1.3 Historique Chronologie 1931 : Norme des triangles. 36 ! 45 : Développement des premiers appareils : optique, à air et à contact. Apparition des premiers paramètres d’état de surface liés à la ligne moyenne (Ra). 60 : Norme DIN de la ligne moyenne. 64 ! 70 : Travaux de l’automobile française (Citroën, Peugeot et Renault) au sein du CNOMO et d’écoles d’ingénieurs (ENSAM-ISES,...). Caractérisation des surfaces par des paramètres fonctionnels (R et W). 80 : Développement d’un appareil de mesure tridimensionnel. 83 ! 93 : Adoption des normes CNOMO d’état de surface par la Normalisation Française et par les fournisseurs. 1996 : Reconnaissance des travaux de la Normalisation Française par l’ISO : Adoption du R et W. 2000 : Prise en compte des normes ISO "Etats de surface" et remplacement des normes et guides spécifiques CNOMO par les normes ISO associées à un fascicule CNOMO de formation. Mesurage bidimensionnel L’ensemble des recherches effectuées sur les états de surface a débouché sur deux méthodes (normalisées ISO) de mesurage et de traitement qui sont différentes mais complémentaires : Le système de la ligne moyenne, le plus ancien, a été développé à une époque où l’informatique n’existant pas, les seules possibilités de traitement se limitent à l’amplification et au filtrage d’un signal analogique. Il permet de calculer de façon analogique des paramètres autour d’une ligne moyenne (électrique) en répartissant de manière égale les pics et creux. Pour avoir une approche fonctionnelle, il faut tenir compte des parties actives de la surface orientées vers l’extérieur ! D’où le développement du système de la ligne enveloppe supérieure. A l’origine traitement manuel, le système de la ligne enveloppe supérieure applique un algorithme de type "reconnaissance de forme" sur le profil mesuré pour en évaluer les écarts géométriques. Les méthodes sont différentes mais complémentaires. Aujourd’hui, tous les appareils à contact du marché permettent de mesurer suivant les deux méthodes. Mesurage tridimensionnel A l’échelle micrométrique, les surfaces étant tridimensionnelles, des recherches ont lieu pour leur mesure et leur traitement 3D. Les premiers appareils développés voient le jour dans différents laboratoires et entreprises dès 1980. Aujourd’hui, la mesure tridimensionnelle de l'état de surface est en cours de normalisation, étant donnée la forte demande du milieu industriel. • La méthode dite de la ligne enveloppe supérieure (ou système E) • La méthode dite de la ligne moyenne (ou système M) Novembre 2003 6 GE40-082N 2. Fonctionnalités des surfaces Les spécifications d’état de surface doivent être déterminées à partir de l’application fonctionnelle de la surface afin de garantir aux produits la qualité demandée. Le choix d'un état de surface ne peut être déterminé au mieux qu'expérimentalement ou, à défaut, par analogie avec des surfaces de fonctionnalités semblables. Figure 2 : Cas d'une glissière Dans le schéma ci-dessus, c’est une fonction frottement de glissement (symbole FG), glissement lubrifié entre deux pièces en mouvement relatif qui doit être spécifiée. La seule spécification de la rugosité n'empêche pas le phénomène ondulatoire qui espace les contacts mécaniques et rompt le film d'huile, condition de durabilité fonctionnelle. D'où la spécification du taux de longueur portante et de l'ondulation pour intégrer les réserves de lubrification. Le système E propose un tableau de synthèse pour chaque fonction (voir tableau 3) : Surface Fonction appliquée à la surface Désignation Symbole " Glissement (lubrifié) FG Frottement à sec FS avec Roulement FR déplacement Résistance au matage RM Contact de relatif Frottement d'un fluide FF deux pièces avec joint ED Etanchéité dynamique sans joint ED avec joint ES assemblage Etanchéité statique sans joint ES fixe Ajustement fixe avec contrainte AC Adhérence (collage) AD avec Outils (face de coupe) OC contrainte Résistance aux uploads/Industriel/ cnomo-ge40-082n-fascicule-de-formation-etats-de-surface.pdf