Introduction à l'analyse des états de surface surfaciques


Depuis les premiers rugosimètres apparus dans les années 1930, la mesure des états de surface s'est faite par profilométrie à contact en mesurant la hauteur le long de profils rectilignes, du moins jusqu'à il y a une vingtaine d'années. Il a fallu attendre les années 1980 pour voir l'apparition d'instruments de mesure de surfaces en 3D, tels que des interféromètres en lumière blanche ou des profilomètres 3D [WHITEHOUSE 2011]. Les premiers logiciels permettant d'analyser les mesures issues de ces instruments ont été développés par les fabricants respectifs, souvent en extrapolant en 3D les outils existant en profilométrie 2D, mais parfois avec des algorithmes propres à chaque fabricant. Ce n'est que lorsque les premiers programmes de recherche européens ont été lancés que l'on a assisté à une rationnalisation et une uniformisation des outils.


Aujourd'hui l'ISO a publié deux séries de normes internationales (ISO 25178 et ISO 16610) qui forment une boîtes à outils et un guide de spécification et d'analyse de l'état de surface surfacique (3D).


Etat de surface surfacique : la phase Recherche et Développement

Le premier travail significatif sur les états de surface 3D a été porté par le Prof. K. Stout de l'université de Birmingham en Angleterre dans le cadre d'un programme européen. Ce programme (appelé BCR) se déroule de 1990 à 1993 et donne lieu à la publication du fameux livre bleu (Blue Book), et des définitions des 14 paramètres dit de Birmingham. [STOUT 1993]. Le rapport final de ce programme servira de référence à quasiment tous les fabricants d'instruments pendant les années 1990.

Par la suite, le comité technique ISO TC57, remplacé plus tard par le TC213 en charge des normes dimensionnelles, réalise qu'il est temps de démarrer un projet de normalisation des états de surface surfaciques mais que certains aspects doivent encore être approfondis concernant notamment la stabilité des résultats et la corrélation fonctionnelle avec les besoins industriels. Dès le départ, le souhait est également de couvrir la description des moyens de mesure et leur étalonnage. Ce travail de recherche est donc confié à un nouveau programme européen appelé SurfStand.

Ce programme SurfStand se déroule entre 1998 et 2001, avec un consortium d'universités et de partenaires industriels, dirigé par le Prof. L. Blunt. Cela conduit à la publication du livre vert (Green Book) [BLUNT 2003]. Parmi les conclusions se trouvent une proposition de structure pour une future norme ISO. Les résultats sont présentés à l'ISO en janvier 2002 pendant la réunion de Madrid, puis officiellement transférés entre les mains du TC213 afin de démarrer le processus de normalisation.

  

Vers une refonte totale de toutes les normes d'état de surface

En juin 2002, le TC213 crée un nouveau groupe de travail, le WG16 [TC213/N499], et lui assigne la tâche de développper la future norme d'état de surface surfacique. Ce groupe se réunit pour la première fois en janvier 2003 à Cancun. L'architecture de la future norme en plusieurs partie est définie dans un schéma directeur et le contenu des principaux documents esquissé à partir du travail issu du programme SurfStand. Vers la fin 2005, le secrétariat de l'ISO attribue le numéro ISO 25178 à cette future norme, signant ainsi son acte officiel de naissance.

La mission allouée au WG16 pour développer la norme ISO 25178 contient deux objectifs :

  • définir et développer le contenu des normes d'état de surface surfacique pour la spécification et la vérification ;
  • réviser les normes de profils actuelles pour les mettre en conformité avec la nouvelle norme surfacique.

Dans un premier temps, tous les efforts sont portés sur la norme surfacique, notamment pour créer un ensemble cohérent de définitions et de concepts, basés sur la rigueur mathématique et sans forcément tenir compte de l'existant. Tout part du principe que la nature est intrinsèquement tridimensionnelle et que les états de surface doivent être définis en 3D d'abord avant d'être déclinés pour la profilométrie, qui est vue comme un modèle simplifié. La démarche est donc à l'opposé de ce qui avait été fait jusqu'à présent, quand les premiers paramètres avaient été définis pour les profils avant d'être extrapolés pour les surfaces.

Commencer par les paramètres surfaciques permet en principe d'éviter les inconvénients de certains paramètres 2D et de fournir une définition plus rigoureuse des concepts sous-jacents, mais au prix d'une éventuelle divergence dans certains concepts ou certaines définitions en cours aujourd'hui dans l'industrie.


Structure des documents de l'ISO 25178

La norme NF EN ISO 25178 est composée de plusieurs parties, chacune portant sur un maillon de la matrice GPS [ISO 14638]


Les différentes techniques instrumentales sont décrites dans les parties 60x et 70x de l'ISO 25178, et dans le livre [Leach 2011]

WD: Working Draft, NP: New project, CD: Committee draft, DIS: Draft International Standard, FDIS: Final Draft International Standard, TS: Technical Specification.


Apprenez facilement la métrologie des surfaces grâce à nos cours en français et en vidéo disponibles sur notre chaîne Youtube :
 Cours en vidéo de métrologie des états de surface.

Page suivante : Paramètres surfaciques de champ