Indication des états de surface
sur les dessins techniques
Les plans techniques décrivent les pièces mécaniques à produire, notamment leur géométrie, les dimensions et les positions, ainsi que les tolérances de fabrication. Ils utilisent un langage graphique standardisé, permettant à un sous-traitant de comprendre l’intention du donneur d’ordre. Le plan constitue même parfois un contrat liant les deux parties, et sert de référence lors d’éventuelles disputes sur une non-conformité. Parmi les cotes et tolérances dimensionnelles, on peut également trouver des spécifications d’état de surface, marquées à l’aide du symbole « racine ». Le symbole racine est défini dans la norme ISO 1302, dont la version à jour date de 2002. Il contient au minimum le nom du paramètre tolérancé, et sa valeur limite. D’autres indications complémentaires sont possibles, et doivent être positionnées à des endroits précis. Par ailleurs, de nombreuses indications par défaut sont implicites, et n’ont pas besoin d’être notées sur le plan.
1. Spécification via le symbole racine
Le seul endroit correct pour indiquer un paramètre est sous la racine. Les indications minimales obligatoires sont : le nom du paramètre, et la tolérance (voir ci-dessous à gauche). De nombreuses autres indications sont définies par défaut et peuvent être omises. Lorsque l’on souhaite utiliser des valeurs différentes des valeurs par défaut, on doit les indiquer explicitement. Par exemple, ci-dessous à droite, la bande passante définit un cut-off de 8 µm pour le lambda S, et un cut-off de 2,5 mm pour le lambda C.
La norme NF EN ISO 1302 de 2002 décrit l'ensemble des indications possibles sur un plan technique, concernant le tolérancement des états de surface.
2. Indications obsolètes
Cette norme a évolué depuis ses premières versions dans les années 1970, et plusieurs façons de faire sont désormais obsolètes et ne devraient plus être aujourd'hui. C'est pourquoi il faut se méfier des livres un peu anciens qui ne sont plus conformes aux règles actuelles.
Ci-contre, deux exemples de notations qui n'ont plus cours aujourd'hui, où la limite de tolérance était indiquée sur la gauche du symbole racine. Il était même possible d'indiquer une classe de rugosité (ici N6). Le paramètre Ra était l'indication par défaut, et implicite.
On ne doit plus utiliser ces notations sur des plans d'après 2002.
3. Placement des indications sous et autour de la racine
1. La chaîne de spécification est placée sous le symbole racine. Cette chaîne est codifiée précisément (voir plus loin)
2. L'orientation des stries de la texture peut être notée en bas à droite du triangle.
3. Les contraintes d'enlèvement de matière sont indiquées au-dessus du triangle.
4. Un symbole placé ici indique que la spécification concerne toutes les surfaces autour du plan de projection.
5. Des notes complémentaires sur l'usinage ou la matière peuvent être placée au-dessus de la barre horizontale.
4. Chaîne de spécification sous la racine
Dans la chaîne normalisée, si un terme correspond à la valeur par défaut, il peut être omis. Mais il doit pour autant être pris en compte lors de la vérification.
a) Le premier terme est le type de tolérance. La valeur limite est-elle une valeur supérieure ou inférieure ? Si ce terme est omis, c’est que l’on est sur une limite supérieure (symbole U). Dans le cas d'une limite inférieure, on indique L.
b) Le deuxième terme permet de préciser le type de filtre. Par défaut, on utilise le filtre gaussien (G) avec la plupart des paramètres de rugosité. Mais un certains nombre de symboles normalisés permettent de préciser d’autres filtres, le cas échéant. Les plus courants sont RG pour gaussien robuste, et S pour spline.
c) Le troisième terme est important. Il précise la bande passante des filtres, avec le cut-off de micro-rugosité, λs, et le cut-off principal, λc pour les paramètres de rugosité et d’ondulation. Les valeurs par défaut sont 2,5 µm pour la microrugosité et 0,8 mm pour le filtre pricipal.
d) Puis on place une barre de séparation, sauf si tous les termes précédents sont omis.
e) Après la barre, on place le nom du paramètre. Un prefixe P indique le profil primaire, un préfixe R, le profil de rugosité, et un préfixe W, le profil d'ondulation.
f) Dans certains cas, si on souhaite calculer le paramètre sur une longueur d’évaluation différente de la longueur par défaut, on indique le multiple de longueur de base (λc) juste après le paramètre. Cette pratique est relativement peu utilisée, mais on la rencontre parfois.
g) La règle d’interprétation de la limite est par défaut la règle des 16 %. On la verra plus en détail plus loin. Mais si on souhaite utiliser la règle du max, alors on l’indique à la suite du paramètre.
h) Enfin, la limite de tolérance est indiquée, sans unité. L’unité est déduite du paramètre spécifié. Par exemple, µm pour les paramètres de hauteur, mm pour le RSm, % pour le Rmr, etc.
Indication des états de surface sur un dessin
Cette vidéo présente les règles d'indication graphique d'une spécification d'états de surface sur un plan technique, selon l'ISO 1302. Les modifications introduites par la nouvelle norme ISO 21920-1 sont également discutées. Durée : 14 min 28
5. Orientation de la texture
À droite du triangle, au pied de la racine, il est possible de préciser l’orientation de la texture. Certaines méthodes d’usinage se caractérisent par une signature particulière sur la surface, avec des stries orientées ou multiples.
Les plus courantes sont des stries parallèles, perpendiculaires ou croisées, par rapport au plan de projection.
Il existe également d’autres symboles, tels que M (pour multidirectionnelles), C (pour circulaires), R (pour radiales) et P (pour particulières)
6. Enlèvement de matière
Le triangle à gauche peut être ouvert ou fermé, ou comporter un rond, pour spécifier une contrainte sur l’enlèvement de matière à l’usinage.
Un triangle ouvert ne donne aucune contrainte. Un triangle fermé requiert un enlèvement de matière à l'usinage. Un rond interdit l'enlèvement de matière.
7. Toutes les surfaces autour
Quand la spécification s’applique à toutes les surfaces autour de l’objet, il suffit d’ajouter un rond à l’angle de la racine et de la barre horizontale. Cela permet de simplifier l'indication en n'écrivant qu'une spécification pour toutes les surfaces autour.
8. Notes complémentaires
Enfin, il est possible d’ajouter des indications au-dessus de la barre horizontale, pour préciser certaines contraintes d’usinage ou la composition des matériaux à utiliser.
9. Positionnement sur un plan
Le symbole racine est positionné sur le plan, avec la pointe inférieure du triangle, en contact avec la surface. Y compris sur des surfaces verticales, à condition de le tourner à gauche.
Le symbole racine peut aussi être posé sur une ligne de cote, comme une indication de taille, dans la mesure où sa lecture reste claire. D'autres possibilités sont décrites dans la norme, notamment la possibilité d'une écriture simplifiée (voir la vidéo).
10. Règle des 16%
L’application de la règle des 16% se fait le plus souvent via cette série de tests, décrite dans l’annexe de l’ISO 4288. Le problème avec cette règle est qu’elle est largement incomprise et mal appliquée.
Le principal problème, est que, pour le designer, la limite spécifiée est une limite à ne pas dépasser. Mais avec la règle des 16 %, le métrologue s’autorise 16 % de dépassement ! Par ailleurs, la valeur qui dépasse la limite, sur les 6 mesures effectuées, peut la dépasser fortement, entraînant des problèmes de qualité dans la pratique.
De plus, cette méthode impose parfois un grand nombre de mesures, ce qui n’est pas efficient d’un point de vue économique. Cette règle n’est pas non plus compatible avec les procédures de capabilité, ni avec les règles de décision de l’ISO 14253.
Dans la nouvelle norme ISO 21920-1, la règle des 16% n'est plus la règle par défaut. Elle est remplacée par la règle du max, qui est plus simple. Cette norme devrait être publiée en 2021. Par la suite, les anciennes normes de profilométrie, dont l'ISO 1302, seront annulées.