[Technique] Dans la série "ne mourons pas idiot" : la métrologie

Bonjour,

Je me permets d'intervenir sur ce sujet, bien que tardivement, car j'ai travaillé en métrologie. En tout premier comprenez que la métrologie est un moyen de connaissance de l'état de la mécanique d'un moteur, à comparer avec la préparation qui est un moyen d'optimisation et d'augmentation de puissance, de qualité et d'endurance d'un moteur, comme il a été très bien répondu ci-dessus. Je ne parlerai pas de préparation, n'en ayant que quelques notions.

La métrologie est l'activité fondatrice du Service Qualité d'une entreprise de mécanique ou de fabrication, dont le but est de connaître la géométrie d'une pièce, quelle que soit sa matière (j'ai même contrôlé des pièces en caoutchouc pour l'automobile; c'était un contrôle de forme et de la sur-qualité).
Comme il a été dit, ces mesures doivent être faite dans des conditions de température et d'équipements normalisés :
- à une température de 20° +/- 0,5° pour les salles blanches les plus précises(de mémoire).
- dans une ambiance de propreté selon la précision demandé(voir les salles blanches pour la fabrication des CD)
- avec des équipements étalonnés par un bureau d'étalonnage, lui même normalisé et étalonné.
- pour la mesure, l'étalon doit avoir une précision 10 fois supérieur à la tolérance mesurée. C'est la règle majeur, l'ADN de la métrologie. Cette précision est déterminée par la capacité de l'étalon à répété une mesure.

Le super étalon, qui étalonne tout, c'est un mètre étalon en Inconel, une matière qui n'a pas de dilatation.

Le but de ces conditions est de pouvoir comparer une même pièce en différents endroits(salle du client ou du fournisseur) et la température de 20 ° permet d'annuler les dilatations différentielles des différents matériaux.

En ce qui nous concerne, la géométrie d'un piston ou d'un cylindre se résume à son diamètre, la distance maximum entre deux points composant ce cylindre pris dans un même plan. Comme il a été dit plus haut, plusieurs mesures sont effectuées, pour faire une statistique de la cote réelle, car il peut très bien y avoir une saleté sous l'outil de mesure qui fausserai le résultat.
Le diamètre peut être pris à différentes positions en hauteur, ce qui informera de la cylindricité et des défauts localisés d'un piston ou d'un cylindre.
Pour le vilebrequin, en plus du diamètre et de la cylindricité de chaque palier supportant les roulements (ou les bielles pour les moteurs automobile), doit être contrôlé la correspondance des axes de chaque palier : parallélisme et concentricité. C'est à dire que le vilebrequin ne doit pas avoir le comportement d'une manivelle.

En ce qui concerne les outils : le pied à coulisse(le plus courant), les palmers d'intérieur et d'extérieur comme il a été dit, les bagues et tampons calibrés pour un contrôle passe/passe pas, les projecteurs de profil (souvent utilisé après découpe de la pièce à contrôlé et plutôt pour des pièces en 2 dimensions) les bras de mesure( très utilisé en carrosserie pour la mesure de pièces de grandes dimensions) et "the last but not the least" ( la dernière mais pas la moins bonne), la machine à mesurer tridimensionnelle !!
C'est un outil avec un portique, piloté par un logiciel, qui permet de mesurer en automatique et avec une grande précision (+/- 2,5 microns) toute pièce mécanique par le prélèvement de points sur la géométrie, envoyés au logiciel qui permet de calculer l'élément géométrique correspondant à la surface mesurée, calculée par le logiciel suivant une méthode statistique appelée la "méthode des moindres carrés".

Désolé d'avoir été long, mais c'est vraiment le minimum à dire pour comprendre la métrologie.

pascalb a écrit:

diamètre, la distance maximum entre deux points composant ce cylindre

Cette distance est normalement bien plus grande que la diamètre

J'ai corrigé : "la distance maximum entre deux points composant ce cylindre pris dans un même plan"

C'était une évidence pour moi, je suis désolé, on mesure perpendiculairement à la surface du cylindre et lorsqu'on le mesure avec un pied à coulisse ou un palpeur on s'assure que les touches restent dans le même plan perpendiculaire à l'axe du cylindre. On mesure un cercle en fait.


Une Machine à Mesurer Tridimensionnelle :

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Pour faire le lien entre métrologie et préparation, il faut parler des tolérances de fabrication.

En deux mots, a partir d'une cote nominale, le bureau d'études détermine un maxi et un mini pour les dimensions d'une pièce, pour obtenir le meilleur compromis entre la fonction a assurer et le cout de fabrication. Evidemment, plus c'est précis, plus c'est cher.
Le controle dimensionnel indiquera si la pièce est dans la tolérance.

Quand on fabrique en série, les écarts a l'intérieur de l'intervalle de tolérance peuvent varier de facon importante, ca s'appelle la dispersion. Et toutes les pièces acceptables ne donneront pas les memes performances, suivant les écarts dimensionnels.

L'intéret d'un controle métrologique, c'est qu'il permet de sélectionner les pièces dont les dimensions sont les plus proches des cotes nominales, voire au max ou au mini suivant le cas de figure. Exemples typiques, le jeu piston cylindre, ou le faux rond d'un vilebrequin, mais c'est valable pour des paliers, des engrenages, etc.

J'ai le souvenir d'un concessionnaire Yam dont le fiston participait a la coupe de la marque, il avait un stock de pistons de RDLC assez impressionnant, et d'après lui le poids variait pas mal d'une pièce a l'autre.

Il y a quelques années de ça, j'ai acheté en Angleterre des pistons Oméga en alu forgé pour mon Triumph Robnorth, nous sommes passés, mon ami Richard Darby et moi-même chez le chemist du coin pour lui demander de bien vouloir peser les fameux pistons. Je vous passe la séance extraordinaire et sa tête quand il a fini par comprendre au travers de mon Anglais scolaire ce que je voulais. Résultat: les trois pistons font le même poids au dixième de gramme prêt. Là, on ne s'était pas dispersé chez Oméga.

Pour trier correctement le bon grain de l'ivresse, vous faîtes intervenir un paramètre qui nécessite l'intervention d'une métrologie et qui n'a rien à voir avec la préparation.
Je m'explique :

Vous parlez de règlement de course qui vous impose de n'utiliser que des pièces d'origine. Celui qui prépare un moteur et qui n'a cure des courses officielles, se contre fout des règlements, peut faire une métrologie pour connaître son moteur puis faire une préparation pour optimiser sa puissance, rarement pour aller moins vite.

Lorsqu'un quidam souhaite courir selon un règlement qui lui impose de n'utiliser que des pièces d'origine, il est vital d'avoir une bonne paire, un piston et un cylindre j'entends ou autre assemblage, qui se marie parfaitement, c'est la cas cité ci-dessus par 2J4 et le vieux docteur.

Du fait de la dispersion dans la tolérance de fabrication du piston et du cylindre, étant donné également qu'ils ne sont pas fabriqués par les mêmes processus ou qu'ils ne sont pas toujours faits dans la même matière, la cote réelle(diamètre, cylindricité, conicité ?, ovalité ? personnellement je n'y crois pas) implique la formation de certains couples dont la cote résiduelle de jeu est plus ou moins importante, dont le fonctionnement est plus ou moins conseillé ou risqué. Nous parlons de moteurs qui montent jusqu'à 12000, + ??,... tours par minute.
Par exemple : marier un piston dont la valeur de diamètre est dans la zone haute de tolérance avec un cylindre dont la valeur de diamètre est dans la zone basse de tolérance engendre un jeu piston/cylindre important.

Concernant l'appairage de pièces de fabrication, j'ai travaillé sur un logiciel de "matching" nommé Valisys, basé sur le logiciel Catia (Dassault systèmes), ce dernier utilisé dans l'aéronautique, dans l'automobile et dans beaucoup d'autres industries aujourd'hui. La procédure de matching consistait à mesurer l'ensemble de la géométrie fonctionnelle d'une pièce(à différencier de la géométrie qui n'a aucune fonction mécanique, des ailettes de cylindre par exemple) de créer un modèle numérique de chaque pièce et d'effectuer un matching avec la série de géométries de la pièce complémentaire de l'assemblage. C'était un appairage en numérique qui permettait d'éviter la manipulation des pièces en métrologie. Je ne sais pas si ce logiciel a eu du succès. De grandes entreprises pouvaient être intéressées mais imaginez le casse tête lorsque l'on a une boîte de vitesse à assembler

Justement, ceux qui ont eu la curiosité de regarder la vidéo d'époque sur l'usine de voitures Peugeot dans les années 55/60 (voir ici) n'auront pas manqué la séquence au cours de laquelle des ouvriers effectuent ce genre d'opération. Mais les moyens utilisés à l'époque n'étaient pas les mêmes.

Whaoouu,une autre époque.......Surtout quand on regarde l'industrie auto française actuelle qui s'éteint à petit feu.

Merci Jean Paul pour ce document exceptionnel !!

Concernant le contrôle dimensionnel, les pépitas et palmers à cadrans existent encore ainsi que les tampons pneumatiques : c'est par la valeur de la pression entre le tampon et l'alésage que le diamètre est mesuré.

Je suis allé quelques fois à Montbéliard, j'ai visité la chaîne de la 205 à Mulhouse dans les années 1990( un capot toutes les 7 secondes) et la chaîne d'assemblage de la 407 SW à Renne(2004), qui était historiquement une usine Citroën. Voir arriver une caisse vide sans portes, sans roues, moteur monté, avancer au pas sur environ 200 mètre et sortir complètement assemblée, sur ses roues, moteur en fonctionnement avec un jockey au volant, c'est quand même beau l'industrie.

Ce n'est pas un "âne" au volant, mais un "jockey". Plus sympa quand-même.

J'ai corrigé Macpepr,

Tu m'excuseras, je les connais que trop bien.

Pour compléter le sujet de la métrologie, j'ai trouvé le tableau ci-dessous, qui donne une idée de la chaîne de qualité nécessaire à la réalisation d'une mesure normalisée.

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Une machine sur laquelle j'ai travaillé :

La TRI-MESURES Type MEGA MC16-08-06 :

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Une machine conçue selon un brevet russe : cette machine est entièrement symétrique : l'axe vertical Z en céramique(pas d'usure) est posé sur des cellules pneumatiques entre 2 axes transversaux Y également en céramique qui forment, avec les montants et le châssis, un portique fermé, qui fait le tour du plan de mesure et est guidé par des cellules pneumatiques suivant l'axe X dans une rainure centrale creusée dans le marbre principal !! Du grand art à l'époque.