Différentes interprétations de la rugosité de surface (2023)

En raison de définitions insatisfaisantes dans la normalisation internationale et de définitions logiques et divergentes des différentes branches de l'industrie allemande, des interprétations différentes peuvent survenir en ce qui concerne les paramètres individuels de la rugosité de surface. L'article est une tentative de clarifier les conséquences qui en résultent en ce qui concerne les entrées de dessin et l'évaluation des résultats de mesure.

Il y a plusieurs raisons de traiter les trois paramètres de rugosité.

• Avec l'apparition des nouvelles normes DIN EN ISO entre 1998 et 2000, la définition de la rugosité de surface a été réinterprétée.
• Cela entraîne un certain nombre de conséquences dans la documentation technique et les pratiques de mesure.
• Les conditions de mesure ont dû être redéfinies pour les profils de rugosité (R-), d'ondulation (W-) et primaires (P-) ainsi définis.
• La règle des 16 % et la règle de la valeur maximale deviennent de plus en plus importantes.
• La rugosité de surface maximale Rmax selon DIN 4768 (05/90), qui est importante pour l'industrie allemande, n'existe plus selon ISO et DIN EN ISO (figure 1).
• Si les conditions de mesure dites standard sont déviées, de nouvelles exigences apparaissent en ce qui concerne les informations contenues dans la documentation technique.

Normalisation nationale

En ce qui concerne l'évaluation et l'analyse des paramètres, il est nécessaire de les considérer dans l'ordre suivant. Ceci est de la plus haute importance pour une interprétation correcte.

1. Définition du paramètre

Il faut vérifier si un nouveau paramètre est absolument nécessaire pour décrire le comportement fonctionnel de la zone en question, en plus du grand nombre de paramètres existants. Des considérations similaires s'appliquent si les paramètres ne sont plus définis dans les normes mais sont toujours requis pour des raisons fonctionnelles.

2. Réalisation métrologique

Tout aussi importante que la définition du paramètre lui-même est la définition sans ambiguïté de l'algorithme pour sa réalisation et ses conditions aux limites par différents fabricants d'appareils de mesure.

3. Conditions de mesure

Les possibilités sans cesse élargies font qu'il est urgent de respecter et de documenter les conditions de mesure aussi précisément que prescrit. Une comparaison des résultats de mesure tend à devenir de plus en plus difficile.

4. Évaluation du résultat de la mesure

Les résultats de mesure ne peuvent être clairement évalués que si les conditions de mesure correspondent. Si ce n'est pas le cas, les variables d'influence déviantes doivent être interprétées en termes de taille et de direction.

5. Spécification dans la documentation technique

La spécification et l'interprétation correctes des données sur la rugosité de surface, qui sont devenues plus compliquées, deviennent de plus en plus importantes.

Définition des paramètres

Norme DIN EN ISO et DIN

Les anciennes normes DIN et les nouvelles normes DIN EN ISO ne peuvent être consultées que dans leur contexte. Trois des nombreux paramètres définis sont examinés de plus près. Deux d'entre eux sont spécifiés dans les nouvelles normes DIN EN ISO :

• Rz, la plus grande hauteur du profil et
• Rt, hauteur totale du profil :

Aucune désignation verbale abrégée n'est fournie pour l'un ou l'autre des paramètres, car ils sont définis sur les profils R, W et P. Pour cette raison, les désignations précédentes de rugosité de surface moyenne Rz et de rugosité de surface Rt sont généralement utilisées ici (Figure 2). Ces paramètres étaient définis de la même manière dans les anciennes normes DIN.

N'est plus défini selon les nouvelles normes DIN EN ISO

Rmax, la hauteur maximale de crête à vallée

Les désignations et abréviations diverses, parfois même contradictoires, des paramètres sont résumées dans le tableau 1.

Dans ce qui suit, les désignations et abréviations utilisées correspondent aux normes applicables (tableau 1, colonnes 1 et 2).

Section de mesure individuelle l(lr)

Fondamentalement, il convient de noter que tous les suffixes ne sont plus écrits sous forme d'index. Un petit r est fourni comme suffixe pour l'abréviation l afin de la distinguer des sections de mesure individuelles du profil d'ondulation (lw) et du profil primaire (lp). En pratique, spécifier lr est inhabituel et non nécessaire.

section de mesure ln

Le terme distance est correct par rapport au terme (évaluation) longueur utilisé précédemment. L'utilisation du suffixe internationalement compatible m aurait eu plus de sens au lieu du n.

Ordonnée Z(x)

Il s'agit de la hauteur du profil mesuré à n'importe quelle position x. Ce changement est logique du point de vue de la rugosité 3D et de la connexion de la rugosité au système de coordonnées xyz habituel dans la technologie de mesure de longueur.

Recommandations VDA pour la définition

Étant donné que la rugosité de surface maximale Rmax est un paramètre important pour un certain nombre de cas fonctionnels, le VDA s'est senti obligé, après une période de quatre ans, de marquer le temps entre la publication de la norme DIN EN ISO en 1998 et les recommandations VDA 2005 et 2006 2002 pour le définir à nouveau de la manière précédemment connue (Fig. 2).

Le VDA a ainsi créé une solution pour l'Allemagne. Il n'y a pas de solution internationale.

Selon VDA, les définitions de Rz et Rt correspondent à DIN EN ISO.

L'absence de définition de Rmax entre 1998 et 2002 et la documentation incorrecte du contenu de Rmax avec l'abréviation Rz1max ont provoqué à juste titre une irritation dans l'industrie allemande. Cette solution de fortune était nécessaire en raison du manque d'options offertes par les nouvelles normes ISO. Rmax (selon l'ancienne définition DIN et la nouvelle définition VDA) n'est pas identique à Rz1max (selon la nouvelle définition ISO et DIN).

Spécification dans la documentation technique

Norme DIN EN ISO et DIN

Avec l'apparition de la nouvelle DIN EN ISO 1302 (06/02), il n'y a pas de changements significatifs par rapport à l'"ancienne" DIN ISO 1302 (12/93) tant que les conditions de mesure dites standard sont respectées. Seul aspect essentiel : l'indication de la position du paramètre Ra.

Si vous vous écartez des conditions de mesure standard, il y aura des changements par rapport aux entrées de dessin précédentes selon DIN EN ISO ainsi que selon VDA.

Quoi qu'il en soit, une explication des conditions de mesure standard est nécessaire

(Tableau 2, lignes 1 à 3, colonnes 3 à 6).

Rugosité de surface moyenne Rz

Pour la première fois, la norme DIN EN ISO 1302 (06/02) précise comment procéder avec la documentation de la règle des 16 % et max (tableau 2, colonnes 3 et 4). Le paramètre Rz correspond au RzDIN précédemment défini, de sorte qu'aucun changement ne doit être observé pour l'industrie allemande, à l'exception de l'Association de l'industrie automobile allemande (VDA).

Rugosité Rt

Ce paramètre est à nouveau défini comme dans DIN 4762 T1 et T2 (08/60) à partir de 1960.

Maximale Rautiefe Rmax

Ce paramètre peut être spécifié à nouveau dans la documentation technique. Mais alors la référence aux recommandations VDA est absolument nécessaire.

Recommandations VDA pour les informations dans les documents

Une comparaison des colonnes 3 et 4 (DIN EN ISO) avec les colonnes 7 et 8 (VDA) du tableau 2 montre par rapport aux informations de la documentation technique :

Une comparaison n'est qu'apparente et seulement possible du point de vue du dessin technique pour le paramètre Rz. D'un point de vue métrologique, des différences dans l'évaluation de la rugosité de surface peuvent apparaître. Les causes sont :

• La règle des 16 % ne s'applique pas
• La limite spécifiée représente la valeur autorisée la plus élevée (c'est-à-dire que la règle max n'est pas requise).
• Un nombre de mesures par zone n'est pas recommandé, mais en pratique une mesure par zone est effectuée.

Cela a des conséquences pratiques considérables :

• Avec les spécifications faites, un Rmax peut être défini sans entrer en collision avec la règle du max.
• Des problèmes peuvent résulter des spécifications établies si les deux partenaires n'évaluent pas la rugosité de surface conformément à la norme DIN EN ISO ou les deux partenaires conformément à la VDA.

Mise en œuvre métrologique et pratique de mesure

Des incertitudes dans la mise en œuvre conforme des normes et recommandations proviennent du fait que certaines définitions (par exemple Rmax) ne correspondent plus aux termes et en particulier aux abréviations caractéristiques.

Dans la recommandation VDA pour la définition ci-dessus, il a été fait référence au fait que Rmax selon l'ancienne norme DIN ne peut pas être identique à la désignation Rz1max selon les nouvelles normes DIN EN ISO. Après la mesure, la spécification Rmax dans le dessin exige que la plus grande valeur mesurée de cinq sections de mesure individuelles consécutives (lr) soit comparée à la valeur autorisée. La règle des 16% lui est applicable en ce qui concerne l'évaluation. Par exemple, la distance de mesure (ln) pour la condition de mesure standard peut être de 5 x 0,8 mm, soit 4 mm. Le dépassement de la valeur autorisée est autorisé. La spécification Rz1max dans le dessin, en revanche, exige que la mesure soit effectuée sur une seule section de mesure, c'est-à-dire 1 x 0,8 mm. Cela signifie que cette exigence de dessin doit être basée sur une taille d'échantillon cinq fois plus petite. L'évaluation de la règle de la valeur maximale ou la plus élevée doit être appliquée. Cela signifie qu'il n'est en aucun cas autorisé.

Un autre problème est accroché au petit suffixe max.

Dans les anciennes normes DIN 4762 (01/89) et DIN 4768 (05/90), le suffixe max était utilisé pour identifier un paramètre spécifique (Rmax à côté de Ra, Rt, Rz, etc.)

Avec l'introduction de la règle 16% et max - déjà spécifiée dans la norme DIN 4775 (06/82), mais seulement explicitement nommée dans la norme DIN EN ISO 4288 (04/98) et décrite en détail dans son utilisation - un changement progressif de paradigme a eu lieu .

L'une des raisons est que, d'une part, avec la publication de la norme DIN EN ISO 1302 (06/02), il a été prescrit pour la première fois comment procéder avec la spécification de la règle max. En revanche, le paramètre Rmax n'existait plus, bien que cette définition soit nécessaire pour identifier certains cas fonctionnels.

De max comme désignation de paramètre, max est devenu la règle procédurale pour la mise en œuvre puis par la suite pour l'évaluation du résultat de mesure d'un point de vue plus ou moins statistique. Ainsi, d'une part, l'industrie a été épargnée par une désignation de paramètre Rmax max. Par contre, l'existence du paramètre Rmax a été perdue.

Afin de sortir de cette situation malheureuse, la nouvelle désignation Rz1max a été choisie à la place de l'ancienne Rmax, ce qui signifie quelque chose de différent selon les nouvelles normes (Figure 2 et Tableau 2).

La conséquence correcte - une définition comme dans les normes DIN antérieures - a été tirée par le VDA.

Une alternative possible sous certaines conditions est l'utilisation de Rt au lieu de Rmax. Dans certains cas, Rt est égal à Rmax (Figure 3).

Dans d'autres cas, en particulier pour les rugosités inférieures à Rt = 0,1 µm, il existe une différence pour les surfaces céramiques et métalliques et l'application des conditions de mesure standard, qui est inférieure à 3 % en moyenne, avec une incertitude de mesure élargie de 7,5 % (Fig. 4). La différence de 3 % est nettement inférieure à l'application de la règle des 16 % ou de la règle maximale (règle maximale).

Si l'on suppose la pratique de mesure habituelle pour des raisons économiques (de temps), c'est-à-dire qu'une mesure est effectuée par zone à évaluer, cela peut entraîner des problèmes et des discussions ou même une augmentation des coûts pour l'application de la règle des 16 % ou la règle max contribue aux surfaces finies.

Résumé

Sur la base des valeurs de pointe sélectionnées parmi les paramètres de rugosité (Rz, Rt et Rmax), il est indiqué quels problèmes peuvent survenir en raison des différents moments où les normes internationales et nationales et les recommandations des différentes branches de l'industrie apparaissent. Ce problème est exacerbé lorsque les paramètres de rugosité fonctionnellement pertinents (Rmax) ne sont plus définis au niveau international et national et que des solutions d'urgence (Rz1max) doivent sauver la situation. L'aspect économique (augmentation des coûts) de telles solutions d'urgence peut être sous-estimé.

Dr.-Ing. habil. Avant de prendre sa retraite, Eberhard Heldt était professeur de métrologie de production et métrologue en chef chez Taylor Hobson Wiesbaden