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1 - MESURES DES ÉTATS DE SURFACE

2 - ÉQUIPEMENTS DE MESURE D’ÉTATS DE SURFACE

3 - RACCORDEMENT DES RÉSULTATS DE MESURE D’ÉTATS DE SURFACE

4 - TOPOGRAPHIE

Article de référence | Réf : R1231 v1

Topographie
États de surface - Mesure

Auteur(s) : Bernard RAPHET

Date de publication : 10 juin 2006

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RÉSUMÉ

Les surfaces industrielles produites par des moyens techniques présentent des irrégularités par rapport à la surface idéale. Les équipements destinés à la quantification de la topographie de surface se sont multipliés ces dernières années, grâce notamment à l’évolution des appareils de mesure à contact (ajout d’un troisième axe de mesure), de la microscopie à haute résolution, et du traitement de l’information et de l’image. Les techniques tridimensionnelles sont à la veille d’être utilisées en production.

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ABSTRACT

 

Auteur(s)

  • Bernard RAPHET : Responsable Qualité et responsable Formation d’ANNECY MÉTROLOGIE - Ancien responsable du service métrologie du CTDEC (Centre technique de l’industrie du décolletage)

INTRODUCTION

C e document est à lire à la suite du dossier .

Les dossiers et [R 1 231] présentent, d’une manière non exhaustive, les connaissances actuellement admises dans le domaine de la caractérisation de surface à partir essentiellement d’une étude bibliographique et de l’expérience de l’auteur.

Dans le monde industriel, on retrouve aujourd’hui, la présence :

  • de plans avec des paramètres correspondants aux anciennes normes (définitions différentes suivant les pays d’origine) ;

  • de matériels d’ancienne génération (paramètres suivants anciennes normes avec un traitement du signal plus normalisé) ;

  • de plans et équipements conformes à la normalisation en vigueur, mais que peu de gens utilisent correctement ;

  • d’équipements permettant la caractérisation tridimensionnelle de l’état de surface, avec des méthodes de traitement différentes ;

  • de documents prénormatifs des paramètres de surface.

Cette situation est due à la récente évolution de la normalisation, et au développement des équipements, à l’augmentation des performances du matériel informatique et des logiciels.

La mesure tridimensionnelle de la microgéométrie est actuellement le moyen le plus fidèle pour caractériser une surface. Elle permet l’observation, l’identification et la quantification des irrégularités. Elle permet également la réalisation d’études sur les corrélations entre la microgéométrie et la fonction ou le comportement d’une surface. Ces études devraient permettre notamment de préciser ou redéfinir les limites entre les différents écarts géométriques (forme, ondulation et rugosité), que ce soit sur un profil ou sur une surface. En effet, si certaines fonctions nécessite la prise en compte de ces écarts géométriques séparément, d’autres nécessitent de les caractériser plus globalement (par exemple : forme + ondulation ou ondulation + rugosité ou forme + ondulation + rugosité).

Historiquement, l’état de surface a été évalué visuellement et/ou tactilement, puis mesuré sur un profil à l’aide de capteurs avec un traitement du signal plus ou moins performants (profilométrie), et enfin mesuré sur une partie de la surface (topographie). Les techniques tridimensionnelles ne sont plus réservées aux laboratoires de recherche. Les prototypes sont devenus des équipements industriels que l’on retrouve dans des laboratoires d’entreprises ou de sociétés de services. On peut imaginer qu’au niveau des équipements, les prochaines étapes seront la mesure tridimensionnelle d’état de surface en production et la mesure intégrale d’une surface entière (macro, microgéométrie, soit de façon séparée soit de façon globale).

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r1231


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4. Topographie

4.1 Introduction

La caractérisation de l’état d’une surface ne peut se limiter à l’analyse d’une trajectoire. Vouloir caractériser l’intégralité d’une surface ou d’une portion de surface est l’objectif recherché pour connaître son relief, sa texture et ses défauts de surface. Les avancées technologiques repoussent toujours la connaissance et la mesure des états de surface. Ces dernières années ont vu un grand développement d’équipements destinés à la quantification de la topographie de surface, grâce à l’évolution :

  • des appareils de mesure à contact (ajout d’un troisième axe de mesure) ;

  • de la microscopie à haute résolution ;

  • du traitement de l’information et du traitement d’image.

La mesure tridimensionnelle des états de surface dépasse le cadre du contrôle qualité des surfaces sur des produits industriels. L’image tridimensionnelle permet d’augmenter les possibilités d’analyse de la texture des surfaces.

Elle est destinée davantage à la recherche et à l’expertise et permet ainsi d’optimiser la fonction pour laquelle est destinée une surface, frottement, adhérence, étanchéité, lubrification, écoulement, etc.

Les premiers travaux de recherche au niveau européen ont été menée par l’École Centrale de Lyon et l’équipe de l’Université de Birmingham, dans le cadre d’un contrat européen intitulé « The development of methods for the characterisation of roughness in three dimensions », entre 1990 et 1995.

Entre 1998 et 2001, le programme de recherche européen SURFSTAND a réuni des industriels de différents secteurs d’activité, des constructeurs d’équipements de mesure d’états de surface et des universités. Les résultats issus de ces recherches seront repris au niveau international au travers d’une norme ISO « Spécification géométrique des produits (GPS) – États de surfaces : surfacique » qui sera structurée suivant la matrice GPS (voir [R 1 230] § 1.2).

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CNOMO -   Guide de capitalisation pour la caractérisation et la mesure des états de surface en complément de la normalisation ISO.  -  GE40-084N, nov. 2000. http://www.cnomo.com

  • (2) - Dr BLUNT (L.) -   Surfstand – The development of a basis for 3D surface texture standards.  -   

  • (3) - ZANI (M.-L.) -   Les techniques de contrôle d’aspect des surfaces.  -  Revue « MESURES » no 741, page 60, janv. 2002.

  • (4) - ZANI (M.-L.) -   La mesure de rugosité ? Quelques normes.... Et des dizaines de paramètres.  -  Revue « MESURES » no 758, page 59, oct. 2003.

  • (5) -   La rugosité de surface des produits en acier : comment la caractériser.  -  OTUA Office Technique pour l’Utilisation de l’Acier – Le courrier technique no 63.

  • (6) - Recueil de conférences -   Les...

NORMES

  • Spécification géométrique des produits (GPS) – Indication des états de surface dans la documentation technique de produits. - NF EN ISO 1302 - 04-02

  • Spécification géométrique des produits (GPS) – État de surface : méthode du profil – Caractéristiques nominales des appareils à contact (palpeur). - NF EN ISO 3274 - 03-98

  • Spécification géométrique des produits (GPS) – État de surface : méthode du profil – Termes, définitions et paramètres d’état de surface. - NF EN ISO 4287 - 12-98

  • Spécification géométrique des produits (GPS) – État de surface : méthode du profil – Règles et procédures pour l’évaluation de l’état de surface. - NF EN ISO 4288 - 03-98

  • Spécification géométrique des produits (GPS) – État de surface : méthode du profil : étalons – Partie 1 : mesures matérialisées. - NF EN ISO 5436-1 - 08-00

  • Spécification géométrique des produits (GPS) –...

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