Différence entre battement simple et battement total

Sur le plan d’un arbre de transmission aéronautique, le symbole de battement détermine directement le banc de contrôle à monter. Choisir entre un battement simple et un battement total modifie la trajectoire du palpeur, le temps de contrôle et la détection des défauts de forme axiaux. Une erreur d’interprétation sur ce symbole conduit soit à valider des pièces voilées, soit à rebuter inutilement des portées conformes.

Définition et différence entre battement simple et battement total selon l’ISO 1101

La différence entre battement simple et battement total réside dans le déplacement du capteur de mesure pendant la rotation de la pièce autour de son axe de référence. Le battement simple évalue le défaut sur des sections circulaires indépendantes sans translation du comparateur, tandis que le battement total balaye l’intégralité de la surface en combinant rotation et déplacement axial ou radial continu.

Caractéristique	Battement simple (↗)	Battement total (nearrownearrow)
Mouvement du comparateur	Fixe sur chaque section	Translation continue le long de la surface
Défauts de forme contrôlés	Ovalisation, excentrement local	Ovalisation, excentrement, conicité, voilage global
Déplacement relatif	Rotation pure à 360°	Rotation à 360° + balayage longitudinal ou radial
Sévérité de la tolérance	Locale par coupe transversale	Globale sur l’ensemble de la surface enveloppe

Le battement simple (symbole à une seule flèche oblique ↗) impose de mesurer les variations de rayon coupe par coupe. Le battement total (symbole à deux flèches obliques parallèles nearrownearrow) englobe simultanément les défauts de coaxialité, de circularité, de cylindricité et de rectitude des génératrices.

Principe du contrôle par battement simple radial ou axial

Le battement simple radial s’effectue en plaçant le stylet d’un comparateur à cadran ou d’un palpeur inductive perpendiculairement à la surface du cylindre à contrôler. La pièce est montée entre pointes ou sur deux V d’appui définissant l’axe de référence spécifié au dessin.

Pendant que la pièce accomplit une rotation complète de 360 degrés, le palpeur reste immobile selon l’axe longitudinal. La différence entre la valeur maximale et la valeur minimale lue sur le cadran donne le battement simple pour la section examinée.

Pour valider l’ensemble d’une portée, le métrologue doit répéter cette opération sur plusieurs sections discrètes distribuées le long du cylindre. Si la tolérance indique ↗ 0,015 A-B, chaque section prise individuellement doit présenter un écart inférieur ou égal à 15 micromètres, sans que les variations d’une section à l’autre ne soient sommées.

Le battement simple axial suit la même logique, mais le palpeur est positionné parallèlement à l’axe de rotation sur un épaulement plat. La mesure contrôle le défaut de perpendicularité local sur une trace circulaire donnée.

Cinématique du contrôle par battement total sur l’ensemble de la portée

Le battement total radial exige un guidage mécanique ou une broche numérique capable de déplacer le palpeur de façon continue parallèlement à l’axe de référence pendant la rotation ininterrompue du composant.

La trajectoire théorique du point de contact décrit une hélice serrée à la surface de la pièce. La tolérance nearrownearrow 0,020 A-B signifie que la différence absolue entre la lecture la plus haute enregistrée sur toute la longueur de la portée et la lecture la plus basse ne doit pas dépasser 20 micromètres.

Ce mode d’inspection capture immédiatement la conicité d’un arbre ou la présence d’une ondulation longitudinale. Une pièce qui présenterait un battement simple conforme de 10 micromètres sur chaque section individuelle peut afficher un battement total de 35 micromètres si le diamètre moyen s’évase d’une extrémité à l’autre.

L’analyse des symboles géométriques ISO 1101 précise les conditions d’application de ces spécifications sur les éléments de révolution.

Déroulement d’un contrôle chiffré sur arbre de turbine

Un métrologue doit vérifier une portée de roulement ⌀40 h6 d’une longueur de 90 mm sur un arbre de turbine en alliage Inconel 718. Le plan d’ensemble impose une tolérance de battement total radial de nearrownearrow 0,018 A-B par rapport aux portées de référence A et B.

La pièce est positionnée sur un banc de contrôle rectifié équipés de deux V en carbure. L’axe de référence A-B est matérialisé par la ligne reliant les centres des deux portées d’appui. Le capteur LVDT est connecté à une centrale d’acquisition haute résolution étalonnée à 20 °C.

1. Installation du palpeur à l’extrémité gauche de la portée de 90 mm.
2. Mise à zéro de l’indicateur numérique sur le point d’appui initial.
3. Mise en rotation de l’arbre à une vitesse constante de 15 tours par minute.
4. Avance automatique du palpeur le long de la portée à la vitesse de 1 mm par seconde.
5. Enregistrement en continu des extremums lue sur les 90 mm de course.

Pendant les 90 secondes du balayage, le point le plus creux enregistré ressort à -0,005 mm et le point le plus saillant ressort à +0,016 mm.

Battement total relevé = 0,016 - (-0,005) = 0,021 mm

Le battement total mesuré s’élève à 0,021 mm (21 micromètres). La valeur tolérée étant fixée à 0,018 mm (18 micromètres), l’écart constaté dépasse la limite autorisée de 3 micromètres. Le verdict rendu sur le rapport d’inspection est non conforme.

Si l’opérateur avait effectué un simple contrôle de battement circulaire sur trois sections (gauche, milieu, droite), les écarts mesurés auraient été respectivement de 0,012 mm, 0,014 mm et 0,011 mm. L’arbre aurait été validé à tort alors qu’il présentait un défaut de conicité globale inacceptable pour la tenue des roulements à haut régime.

Pièges pratiques rencontrés en métrologie de forme

Le premier piège concerne le choix des appuis de référence. Utiliser des V d’appui trop courts ou mal alignés introduit un faux battement parasite. Si les portées A et B présentent elles-mêmes un défaut de circularité, ce défaut se répercute intégralement sur la mesure de la portée contrôlée.

Le deuxième piège vient de la vitesse de translation du palpeur en battement total. Si le palpeur avance trop vite par rapport à la vitesse de rotation de la pièce, le pas de l’hélice devient trop large. Des zones entières de la surface échappent au contrôle, ce qui revient à effectuer un battement simple incomplet.

Le troisième piège concerne l’état de surface. Une rugosité prononcée (Ra supérieur à 1,6 µm) provoque des micro-oscillations du stylet à bille qui viennent s’ajouter au défaut de macro-géométrie. L’utilisation d’une bille de palpage au diamètre adapté (généralement 2 mm ou 3 mm) permet de filtrer mécaniquement les stries d’usinage sans altérer la mesure du battement.

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