Les composants en granit sont largement utilisés dans le domaine de la fabrication de précision. La planéité, critère essentiel, influe directement sur leurs performances et la qualité des produits. L'article suivant présente en détail la méthode, l'équipement et le processus de contrôle de la planéité des composants en granit.
I. Méthodes de détection
1. Méthode d'interférence par cristal plan : adaptée au contrôle de planéité de haute précision de composants en granit, tels que les socles d'instruments optiques ou les plateformes de mesure ultra-précises. Un cristal plan (élément en verre optique de très haute planéité) est collé directement sur le composant en granit à contrôler. Le principe d'interférence des ondes lumineuses est utilisé : lorsque la lumière traverse le cristal plan et la surface du composant, des franges d'interférence se forment. Si le plan du composant est parfaitement plan, les franges d'interférence sont des lignes droites parallèles et équidistantes. Si le plan présente des irrégularités (concaves ou convexes), les franges sont déformées. L'erreur de planéité est calculée à partir du degré de déformation et de l'espacement des franges. La précision peut atteindre le nanomètre, permettant ainsi une détection précise des faibles écarts de planéité.
2. Méthode de mesure de niveau électronique : fréquemment utilisée pour les grandes pièces en granit, telles que les bâtis de machines-outils ou les grandes plateformes de traitement à portique. Le niveau électronique est placé sur la surface de la pièce afin de sélectionner le point de mesure, puis se déplace le long d'une trajectoire de mesure spécifique. Grâce à son capteur interne, il mesure en temps réel la variation d'angle entre lui-même et la direction de la gravité, et la convertit en données d'écart de planéité. Lors de la mesure, il est nécessaire de définir une grille de mesure, de sélectionner des points de mesure à intervalles réguliers selon les axes X et Y, et d'enregistrer les données de chaque point. L'analyse des données par un logiciel de traitement permet de déterminer la planéité de la surface des pièces en granit avec une précision micrométrique, répondant ainsi aux exigences de contrôle de planéité des pièces de grande taille dans la plupart des contextes industriels.
3. Méthode de détection par machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) : une détection complète de la planéité peut être réalisée sur des composants en granit de forme complexe, tels que les substrats en granit destinés à des moules de formes spéciales. La MMT se déplace dans l'espace tridimensionnel grâce à son palpeur et entre en contact avec la surface du composant en granit afin d'obtenir les coordonnées des points de mesure. Ces points sont répartis uniformément sur le plan du composant, formant ainsi une grille de mesure. L'appareil collecte automatiquement les données de coordonnées de chaque point. À l'aide d'un logiciel de mesure professionnel, l'erreur de planéité est calculée à partir de ces données. Cette méthode permet non seulement de détecter la planéité, mais aussi d'obtenir des informations multidimensionnelles sur la taille, la forme, les tolérances de position et d'autres paramètres du composant. La précision de mesure dépend de l'équipement et se situe généralement entre quelques microns et quelques dizaines de microns. Cette méthode offre une grande flexibilité et convient à la détection de divers types de composants en granit.
II. Préparation du matériel d'essai
1. Cristal plat de haute précision : Sélectionnez le cristal plat de précision correspondant aux exigences de précision de détection des composants en granit. Par exemple, pour la détection d’une planéité à l’échelle nanométrique, il faut choisir un cristal plat de super-précision avec une erreur de planéité de quelques nanomètres. Le diamètre du cristal plat doit être légèrement supérieur à la taille minimale du composant en granit à inspecter, afin de garantir une couverture complète de la zone de détection.
2. Niveau électronique : Choisissez un niveau électronique dont la précision de mesure correspond aux exigences de détection, par exemple un niveau électronique d’une précision de 0,001 mm/m, adapté aux mesures de haute précision. Prévoyez également un support magnétique adapté pour une fixation optimale du niveau électronique sur la surface de la pièce en granit, ainsi que des câbles et un logiciel d’acquisition de données informatiques pour l’enregistrement et le traitement en temps réel des données de mesure.
3. Instrument de mesure tridimensionnelle : Le choix de l’instrument de mesure tridimensionnelle (MMT) dépend de la taille et de la complexité de la forme des pièces en granit. Les grandes pièces nécessitent des comparateurs à grande course, tandis que les formes complexes requièrent un équipement doté de palpeurs de haute précision et d’un logiciel de mesure performant. Avant la mesure, la MMT est étalonnée afin de garantir la précision du palpeur et du positionnement des coordonnées.
III. Processus de test
1. Procédé d'interférométrie à cristal plat :
◦ Nettoyer la surface des composants en granit à inspecter et la surface plane du cristal, essuyer avec de l'éthanol anhydre pour éliminer la poussière, l'huile et autres impuretés, afin de garantir que les deux s'emboîtent parfaitement sans espace.
Déposez lentement le cristal plat sur la surface de l'élément en granit et appuyez légèrement pour assurer un contact complet entre les deux afin d'éviter les bulles ou le basculement.
◦ Dans un environnement de chambre noire, une source de lumière monochromatique (telle qu'une lampe à sodium) est utilisée pour éclairer verticalement le cristal plat, observer les franges d'interférence par le dessus et enregistrer la forme, la direction et le degré de courbure des franges.
◦ À partir des données des franges d'interférence, calculez l'erreur de planéité à l'aide de la formule appropriée et comparez-la aux exigences de tolérance de planéité du composant pour déterminer s'il est qualifié.
2. Processus de mesure électronique du niveau :
◦ Une grille de mesure est dessinée sur la surface du composant en granit pour déterminer l'emplacement du point de mesure, et l'espacement des points de mesure adjacents est fixé de manière raisonnable en fonction des exigences de taille et de précision du composant, généralement de 50 à 200 mm.
Installez un niveau électronique sur une base magnétique et fixez-le au point de départ de la grille de mesure. Mettez le niveau en marche et notez la valeur initiale une fois les données stabilisées.
◦ Déplacez le niveau électronique point par point le long du parcours de mesure et enregistrez les données de niveau à chaque point de mesure jusqu'à ce que tous les points de mesure soient mesurés.
◦ Importer les données mesurées dans le logiciel de traitement des données, utiliser la méthode des moindres carrés et d'autres algorithmes pour ajuster la planéité, générer le rapport d'erreur de planéité et évaluer si la planéité du composant est conforme aux normes.
3. Processus de détection de la MMT :
◦ Placez le composant en granit sur la table de travail de la machine à mesurer tridimensionnelle et utilisez le dispositif de fixation pour le fixer fermement afin de garantir que le composant ne se déplace pas pendant la mesure.
◦ En fonction de la forme et de la taille du composant, le parcours de mesure est planifié dans le logiciel de mesure afin de déterminer la répartition des points de mesure, assurant une couverture complète du plan à inspecter et une répartition uniforme des points de mesure.
◦ Démarrer la machine à mesurer tridimensionnelle (MMT), déplacer la sonde selon le chemin prévu, entrer en contact avec les points de mesure de la surface du composant en granit et collecter automatiquement les données de coordonnées de chaque point.
◦ Une fois la mesure terminée, le logiciel de mesure analyse et traite les données de coordonnées collectées, calcule l'erreur de planéité, génère un rapport de test et détermine si la planéité du composant répond à la norme.
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Date de publication : 28 mars 2025