La rugosité Ra est, en mécanique, une moyenne caractérisant l’état de surface d’une pièce ou d’un matériau. Dans l’industrie, le contrôle de la rugosité fait partie des processus de validation des cotes et assure la conformité de la pièce durant l’usinage. Il existe d’autres indicateurs caractérisant la rugosité d’une surface, mais dans cet article nous nous intéresseront à l’état de surface général de la zone de contrôle.

La rugosité Ra, qu’est-ce que c’est ?

Définition

La Rugosité Moyenne Arithmétique, notée Ra, est la moyenne absolue par rapport à la longueur de base. Pour faire simple, la valeur Ra indique la rugosité moyenne de la surface pour la longueur de la mesure effectuée, c’est-à-dire, l’écart moyen entre les pics et les creux.

Pour schématiser ce qu’est la rugosité, on peut imaginer une coupe en deux dimensions de la surface. Plus la rugosité de cette surface est importante et plus les pics et les creux de cette dernière auront un écart important.

Rugosité Ra sur l'écran d'un rugosimètre

Exemple d’un graphique de rugosité renvoyé par un rugosimètre.

La rugosité Ra est un excellent moyen de vérifier rapidement que la surface correspond bien à la demande du client, sa valeur est représentative de l’état général de la surface.

Pourquoi s’intéresser à la rugosité d’une surface ?

Dans certains secteurs, notamment de hautes technologies, il est nécessaire que la rugosité des composants produits soit bien conforme aux attentes. La rugosité joue un rôle important en mécanique, elle permet de contrôler des phénomènes comme l’écoulement ou l’adhésion. C’est une cote importante à prendre en compte dans la mécanique de précision parce qu’elle a un impact significatif sur la force de friction, sur l’usure et sur l’ancrage mécanique (entre autres).

Si l’on détermine la rugosité moyenne d’une surface à l’aide de l’indicateur Ra, on est en mesure de connaître rapidement les irrégularités micro-géométriques ou macro-géométriques de la surface. C’est ainsi que la pièce peut être désignée comme conforme ou non-conforme lors du processus de contrôle qualité.

Les autres indicateurs de la rugosité

En plus du Ra, lorsque l’on cherche à évaluer l’état de surface, il est possible qu’on s’intéresse également aux indicateurs Rz, Rt pour gagner davantage en information :

  • Le Rt défini la rugosité totale enregistrée, c’est-à-dire la somme du pic maximal avec le creux maximal. C’est la distance la plus importante enregistrée pour la mesure.
  • Le Rz défini la régularité dans les mesures enregistrées. C’est une moyenne entre les cinq plus importants écarts totaux (Rt) enregistré pour la longueur.

Ces indicateurs permettent de connaître avec plus de précision la macro-géométrie de la surface. Ils sont parfois des critères de sélection dans le contrôle qualité et les instruments de mesure moderne en font mention dans leurs résultats.

Mesurer la rugosité d’une surface

Plusieurs outils permettent de mesurer la rugosité d’une surface. Le choix de l’outil à utiliser dépend essentiellement des besoins du contrôle et de ses spécificités.

Les rugosimètres

Le rugosimètre est une machine de mesure avec contact qui permet de déterminer rapidement la rugosité d’une surface. Le principal avantage de ces appareils, c’est qu’ils sont très simples à utiliser et souvent facile à déplacer, il vous suffit ainsi de le déposer sur la surface à contrôler et de le démarrer pour effectuer une mesure.

On distingue deux familles de rugosimètre : les rugosimètres à patin et les rugosimètre sans patin.

Dans le premier cas lamachine présente à l’extrémité de sa tête un petit patin qui glisse sur la surface de contrôle et sert de guide rectiligne. Le patin peut affecter la mesure si la surface n’est pas plane, il vous faudra donc l’utiliser uniquement sur des surfaces les plus planes possibles. Malgré ce défaut, le rugosimètre avec patin est un appareil très maniable et très efficace pour mesurer des surfaces planes.

Dans le second cas, les modèles sans patin, les appareils utilisent un guide interne qui permet de calculer l’orientation du palpeur dans l’espace 3D, assurant des mesures sur des surfaces non-planes. L’aptitude des appareils sans patin à recalculer les trajectoires permet davantage de précision sur le contrôle, là où les dispositifs avec patin pourraient compliquer voire fausser le contrôle lorsque la surface diffère un peu.

La Mesure Optique

Les rugosimètres permettent de calculer la rugosité Ra très facilement, mais ce sont des appareils mécaniques, qui nécessite un contact physique entre le palpeur et la surface. De ce fait, si l’on veut davantage de précision, il est préférable d’utiliser un système de mesure optique comme un interféromètre.

Les interféromètres sont des machines de mesures capable de donner la topographie de surface de n’importe quel matériau. Ils sont beaucoup plus précis et performants que les systèmes de mesure avec contact physique parce qu’ils utilisent les effets d’interférence produits lors de la superposition de la lumière lorsqu’elle est projetée puis réfléchie par la zone de mesure. C’est actuellement la méthode la plus efficace pour obtenir des valeurs très précises pour la rugosité de surface.

Le contrôle indirect délocalisé de la rugosité Ra

L’état de surface peut parfois s’avérer impossible à mesurer parce qu’il est impossible d’accès aux appareils de mesure. De nombreuses raisons peuvent être à l’origine de cela, principalement l’une de ces trois-là :

  • Il faudrait démonter un semble monté pour amener la pièce au laboratoire de mesure.
  • La pièce est trop encombrante et il est difficile de la positionner pour la machine.
  • La zone à contrôler ne peut pas être atteinte par votre instrument de contrôle.

C’est dans ce genre de situation qu’il serait extrêmement pratique de pouvoir contrôler indirectement la pièce, et c’est exactement pour cette raison que Plastiform a développé des produits de prise d’empreinte capable de réaliser de telles opérations.

Contrôle de rugosité Ra indirecte, délocalisé.

Plastiform a développé des produits de prise d’empreinte. Ces produits permettent de recopier les propriétés de la zone de contrôle, y compris son état de surface, avec une très grande précision. Si pour n’importe quelle raison, il vous est impossible d’effectuer un contrôle sur la pièce, Plastiform vous permettra sans aucun doute de résoudre ce problème.

Le P80 Ra est un produit de prise d’empreinte pâteux (qui adhère à la surface, y compris si elle est surplombante). En l’utilisant sur votre pièce, vous pouvez recopier ses propriétés, le produit se rigidifie ensuite jusqu’à 80 shore A, ce qui vous permettra de réaliser vos mesures facilement sur l’empreinte, directement et avec vos appareils de mesures habituels.

Contrôler la Rugosité Ra sur une empreinte Plastiform

En fonction de l’appareil de mesure dont vous disposez, la précision de la mesure sera plus ou moins importante. Nous préconisons d’utiliser des systèmes de mesures sans contact, tel un interféromètre à lumière blanche, qui sont beaucoup plus précis et adapté pour la mesure de l’état de surface sur les empreintes.

Si vous ne pouvez pas vous en procurer un, optez pour un rugosimètre sans patin, qui est beaucoup plus adapté pour la mesure de rugosité sur une empreinte. Que ce soit avec le rugosimètre ou avec l’interféromètre, les valeurs du Ra seront juste, la seule différence sera vis-à-vis des autres indicateurs qui seront donnés avec beaucoup plus de précision avec un interféromètre.

Le rugosimètre avec patin fonctionne également très bien sur nos empreintes. Cependant, il vous donnera des estimations approximatives du Ra, et les autres valeurs (Rt et Rz) seront faussées à cause de la pression exercée par le patin sur l’empreinte.

Chez Plastiform, nous recommandons d’effectuer les contrôles sur empreinte avec les appareilles pour lesquels nous avons validé la compatibilité, c’est à dire Accretech et Sylvac

Conclusion

La rugosité est un indicateur de la macro-géométrie de la surface d’une pièce ou d’un matériau qui dépend des traitements que la chaîne de production lui a fait subir. Pour mesure cet indicateur, nous utilisons divers instruments de mesure qui mesure la différence entre les « creux » et les « pics » enregistrés sur une longueur donnée et qui permettent de calculer plusieurs caractéristiques :

  • La rugosité Totale, notée Rt, qui indique l’écart maximal enregistré sur la longueur. Le Rt se calcul en ajoutant le pic maximal ajouté au creux maximal enregistré sur la longueur.
  • La régularité, notée Rz, qui indique la moyenne des principaux 5 Rt sur la longueur.
  • La rugosité moyenne arithmétique, notée rugosité Ra, qui indique la rugosité moyenne de la surface contrôlée.

La rugosité Ra est un indicateur caractérisant directement l’état de la surface en général. Il permet d’évaluer cette dernière dans sa globalité.

Pour contrôler l’état de surface, il est possible d’utiliser divers appareils, avec ou sans contact. Généralement, on utilise les Rugosimètres ou les interféromètres. Parfois, il est impossible pour les appareils d’accéder à la zone de contrôle souhaitée. C’est dans ce genre de cas que Plastiform peut vous sauver la vie. Utilisez Plastiform afin de copier la zone de contrôle et effectuez vos mesures directement sur l’empreinte avec vos appareils de mesures ! Optez pour notre mallette personnalisée, vous disposerez de tout le nécessaire pour essayer les contrôles par prise d’empreinte !