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1 Cours : La métrologie Animé par : Mr Lahcen SAFRAOUI OBJECTIFS DE COURS ✓ App

1 Cours : La métrologie Animé par : Mr Lahcen SAFRAOUI OBJECTIFS DE COURS ✓ Apprendre le vocabulaire de la métrologie ✓ Acquérir les compétences métrologiques nécessaires à la prise de la décision : choix des équipements de mesures, qualifications, incertitudes, ✓ Mette en place la fonction métrologie dans l’entreprise ( étude de besoin, Choix, vérification et étalonnage, périodicité… PLAN DE COURS 1. Généralités 2. Notion de base de la caractérisation géométrique d’un produit 3. Terminologie et définitions 4. Grandeurs physiques 5. Précision et incertitudes 6. Instruments de contrôle 7. Contrôle des défauts géométriques Pourquoi la métrologie en génie mécanique/industriel ? 1 2 3 4 2 Cycle de conception et de réalisation d’un produit Acteurs intervenant dans le cycle de conception et de réalisation d’un produit Le concepteur a pour objectifs de favoriser : − l’aptitude fonctionnelle − l’interchangeabilité des pièces qu’il conçoit. Or, la fabrication d’une pièce exclut la perfection du résultat : − impossible − pas nécessaire − trop cher Le concepteur associe donc une tolérance à toute prescription quantitative sur une caractéristique géométrique. Le métrologue va s’intéresser essentiellement à des surfaces fonctionnelles : il s’agit, le plus souvent, de surfaces par lesquelles un élément est mis en liaison avec les éléments connexes d’un sous-ensemble. Cycle de conception et de réalisation d’un produit F : Surfaces fonctionnelles L : Surfaces libres R : Surfaces de raccordement (établissent la jonction entre les surfaces libres et fonctionnelles). Surfaces fonctionnelles Cycle de conception et de réalisation d’un produit Les surfaces fonctionnelles sont souvent obtenues par enlèvement de matière. Les surfaces fonctionnelles courantes sont des : ➢plans ➢surfaces de révolution : cylindres, cônes, sphères, tores ➢surfaces hélicoïdales : « filets » Définition d’une surface Une surface réelle, qui peut être définie comme étant la séparation entre deux milieux, la matière constituant l’objet considéré et son environnement, généralement de l’air, est en réalité une zone extrêmement complexe dans laquelle se déroulent un grand nombre de phénomènes physico-chimiques Quelques notions de base concernant la caractérisation géométrique des produits Coupe imagée d’une surface métallique (échelle non respectée). 5 6 7 8 3 Surface théorique La surfaces pour laquelle il sera possible de trouver une fonction continue représentant le lieu théorique des points de la surface. Dans ce cas c’est l’expression de cette fonction qui caractérisera la géométrie idéale de la surface considérée. Quelques notions de base concernant la caractérisation géométrique des produits Numérisation d’un point Mthi d’une surface Surface réelle Le fabricant va s’efforcer de réaliser les surfaces théoriques demandées en utilisant des moyens appropriés; ces moyens dépendront notamment, de la nature et des dimensions de la surface à obtenir, des matériaux qui supportent celle-ci, des équipements industriels disponibles, du savoir faire local ou des conditions économiques du moment. Quelques notions de base concernant la caractérisation géométrique des produits Aspect théorique de la surface d’un monocristal de fer. Surface associée Quelques notions de base concernant la caractérisation géométrique des produits plan associé Écarts et défauts Quelques notions de base concernant la caractérisation géométrique des produits Chaque point Mri possède un écart par rapport à l’élément associé 9 10 11 12 4 Mesure et contrôle Terminologie et définitions La mesure est de connaître avec une précision plus ou moins grande les valeurs numériques caractérisant un élément géométrique, son diamètre, sa longueur ou son épaisseur, son défaut de forme ou son défaut de position Mesure du diamètre d’un cylindre à l’aide d’un micromètre CONTROLE DIMENSIONEL : C’est l’ensemble des opérations permettant de déterminer si la valeur d’une grandeur se trouve bien entre les limites de tolérance qui lui sont imposées. On distingue deux types de contrôle : le contrôle par attribut: Il est limité à une simple vérification de conformité (réponse par oui ou non, pas de mesurage) Applications : calibres fixes, montages de contrôle, plaquettes visco-tactiles Mesure et contrôle Contrôle du diamètre du cylindre à l’aide d’un calibre à mâchoires Terminologie et définitions le contrôle par attribut Terminologie et définitions Mesure et contrôle Terminologie et définitions le contrôle par mesurage: Où l’on procède d’abord à un ou plusieurs mesurages pour quantifier les grandeurs et ensuite à une comparaison des valeurs mesurées avec les spécifications demandées. Pour palier à ce problème, la norme ISO 14253-1 préconise de déduire de la spécification l’incertitude de mesure 13 14 15 16 5 Terminologie et définitions Mesurage : C’est l’ensemble des opérations permettant d’attribuer une valeur à la grandeur mesurée. Grandeur Mesurable : C’est une caractéristique d’un phénomène, d’un corps ou d’une substance, qui est susceptible d’être distinguée qualitativement par un nom (en métrologie dimensionnelle : Distance, Angle..) et déterminée quantitativement par une valeur (nombre exprimé dans l’unité choisie). Méthode de Mesure : C’est une succession logique d’opérations décrites d’une manière succincte permettant la mise en œuvre de mesurage. On distingue entre deux méthodes: méthode directe et méthode indirecte Mesurande : C’est la grandeur particulière soumise du mesurage (Exp. : Température, Pression, Dimension…) Résultat de Mesurage : C’est la valeur attribué à la grandeur (à la mesurande) obtenue par mesurage. Une expression complète doit contenir la valeur et une information sur l’incertitude Terminologie et définitions Méthode directe • C’est le relevé d’une dimension à partir d’une référence. • La précision et la grandeur de dimension influencent le choix de la référence. Terminologie et définitions Méthode indirecte • C’est le relevé à l’aide d’un capteur de l’écart entre une pièce à mesurer et un étalon (pièce de référence). • Pour ce type de mesurage on utilise le comparateur à cadran. Terminologie et définitions Méthode indirecte 17 18 19 20 6 Terminologie et définitions Le choix des cales étalons Les cales étalons sont en acier trempé, d’une grande dureté et d’une haute précision. Elles sont calibrées à 20°C. Les cales sont regroupées par jeux de composition diverse dans des écrins. Ils permettent de réaliser par combinaison, des cotes de 1 à 200 mm par pas de 1/100, 1/200 ou 1/1000 mm en fonction des boites. La superposition des cales s'effectue après nettoyage préalable des faces en contact par simple adhérence. Le nombre de cales utilisées doit être le plus petit possible Terminologie et définitions Le choix des cales étalons Classes de précision des cales étalon (µm) Terminologie et définitions Méthode pour réaliser un empilage de cales correspondant à une cote ✓Rechercher la cale étalon qui va donner la dernière décimale. ✓Rechercher les cales étalons qui vont donner les décimales suivantes jusqu'au mm. ✓Additionner la valeur entière de toutes ces cales. ✓La dernière cale aura comme valeur la partie entière en mm de la cote désirée à laquelle on soustrait la valeur entière de la somme des cales précédentes Le choix des cales étalons Terminologie et définitions Le choix des cales étalons Exemple d’empilage : +0,035 289 -0,045 Jeu de cales disponible : 1,005 ; 1,00 ; 1,01 ; 1,02 ; 1,03 ; 1,04 ; 1,05 ; 1,06 ; 1,07 ; 1,08 ; 1,09 ; 1,1 ; 1,2 ; 1,3 ; 1,4 ; 1,5 ; 1,6 ; 1,7 ; 1,8 ; 1,9 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; 10 ; 11 ; 12 ; 13 ; 14 ; 15 ; 16 ; 17 ; 18 ; 19 ; 20 ; 30 ; 40 ; 50 ; 100 21 22 23 24 7 Terminologie et définitions Le choix des cales étalons Exemple d’empilage : +0,025 15 -0,005 Jeu de cales disponible : 1,005 ; 1,00 ; 1,01 ; 1,02 ; 1,03 ; 1,04 ; 1,05 ; 1,06 ; 1,07 ; 1,08 ; 1,09 ; 1,1 ; 1,2 ; 1,3 ; 1,4 ; 1,5 ; 1,6 ; 1,7 ; 1,8 ; 1,9 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; 10 ; 11 ; 12 ; 13 ; 14 ; 15 ; 16 ; 17 ; 18 ; 19 ; 20 ; 30 ; 40 ; 50 ; 100 Les cales utilisées pour le contrôle de la cote MAXI sont : 1,005 ; 1,02 et 13 mm Les cales utilisées pour le contrôle de la cote Mini sont : 1,005 ; 1,09 ; 1,9 et 11 mm Terminologie et définitions Le choix des cales étalons Terminologie et définitions Valeur vraie C’est la valeur qui caractérise une grandeur parfaitement définie dans les conditions qui existent lorsque cette grandeur est considérée. Il s’agit d’une notion idéale, la valeur vraie ne peut être connue exactement et ceci quelle que soit la précision des moyens de métrologie utilisés. Terminologie et définitions Valeur conventionnellement vraie C’est la valeur d’une grandeur que l’on substitue à la valeur vraie. La valeur conventionnellement vraie est considérée comme suffisamment proche de la valeur vraie pour que l’on considère que la différence (entre ces deux valeurs) n’est plus significative pour l’utilisation que l’on veut en faire. Exemples : - valeur mesurée avec une très grande précision dans un laboratoire de métrologie. - valeur indiquée sur une cale étalon.. 25 26 27 28 8 Terminologie et définitions ÉTALONNAGE C’est l’ensemble des opérations établissant, dans des conditions spécifiées, uploads/Management/ support-cours-la-metologie-gc.pdf