Cale étalon

Cales étalon : guide pour choisir et utiliser vos étalons de longueur et d'angle

Qu'est-ce qu'une cale étalon ?

Une cale étalon (on parle aussi de cale Johansson, de cale de précision ou de bloc-mesure) est un bloc d'acier, de céramique ou de carbure dont deux faces opposées, parfaitement planes et parallèles, sont séparées d'une distance connue avec une très grande précision. Cette distance est raccordée aux étalons nationaux de longueur.

Les cales sont la référence dimensionnelle de base de la chaîne métrologique. Elles servent à vérifier et étalonner les instruments (pieds à coulisse, micromètres, comparateurs, alésomètres, trusquins) et à matérialiser des cotes de référence pour le réglage, l'usinage et le contrôle.

Leur grand intérêt tient à leur assemblage. En les collant face contre face par adhérence (le « wringing »), on obtient une cote égale à la somme des cales utilisées, ce qui permet de composer presque n'importe quelle dimension avec un jeu limité.

B METROLOGY propose des cales à l'unité et en jeux, en acier, céramique ou carbure de tungstène, avec ou sans certificat d'étalonnage COFRAC. Découvrez notre gamme de cales étalon.

Les différents types de cales étalon

Cales à l'unité

Chaque cale porte une seule valeur nominale. On les achète pour compléter un jeu existant ou pour constituer un jeu sur mesure autour des cotes que l'on utilise réellement. Voir nos cales étalon à l'unité.

Jeux de cales (coffrets)

Un jeu réunit dans un coffret des cales choisies pour composer un maximum de cotes avec un minimum de pièces. Les jeux courants vont d'une dizaine à plus d'une centaine de cales, selon la plage à couvrir et le pas souhaité (jusqu'au millième de millimètre). Voir nos jeux de cales étalon.

Cales d'angle

Ce sont des prismes dont les faces forment des angles précis, avec des écarts de l'ordre de la seconde d'arc. Utilisées seules ou combinées par addition et soustraction, elles servent à vérifier des rapporteurs, des goniomètres ou des tables sinus. Voir nos cales étalon d'angle.

Accessoires

• supports à serrage rapide pour tenir un assemblage de cales pendant un réglage
• pointes de traçage, qui transforment un assemblage de cales en outil de traçage, à associer à un trusquin
• crochets et mâchoires pour mesurer en extérieur ou en intérieur avec des cales
• blocs de base pour les mesures de hauteur sur un marbre
• coffrets de protection

Retrouvez les accessoires pour cales étalon dans la même catégorie.

Acier, céramique ou carbure : quel matériau ?

Le matériau joue sur l'usure, la tenue à la corrosion et la sensibilité aux chocs.

L'acier s'oxyde au contact de la transpiration ou de l'humidité : on l'essuie, on le huile légèrement et on le range dans son coffret. Ce même matériau est utilisé pour les piges de contrôle.

La céramique ne demande pas d'entretien anti-corrosion, mais elle craint les chutes. Le carbure est le plus résistant à l'usure, ce qui le rend rentable quand les mêmes cales servent en continu. On le retrouve aussi sur les tampons filetés et les bagues filetées de contrôle.

Les classes de précision (ISO 3650)

La norme ISO 3650 définit quatre classes : K, 0, 1 et 2. Les écarts admis augmentent avec la longueur de la cale. Pour une cale de 10 mm ou moins :

Pour la plupart des usages industriels, la classe 1 suffit. La classe 2 convient au réglage en atelier. Les classes K et 0 s'adressent surtout aux laboratoires d'étalonnage.

Nos cales sont disponibles avec un certificat d'étalonnage COFRAC, utile pour répondre aux exigences ISO 9001, IATF 16949 et NF EN ISO/IEC 17025. Les classes proposées varient selon les références : consultez la gamme de cales étalon.

Le wringing : assembler des cales

Le wringing consiste à faire adhérer deux cales par leurs faces de mesure. La longueur de l'assemblage est la somme des cales, avec une légère incertitude supplémentaire à chaque jonction.

Comment faire

1. Nettoyez chaque cale avec un chiffon doux non pelucheux : la moindre particule fausse la cote.
2. Inspectez les faces de mesure : sans rayure, sans dépôt.
3. Déposez un film d'huile très fin si votre procédure le prévoit (une trace suffit, essuyez l'excédent).
4. Posez une cale sur l'autre en croix, à 90°, puis faites-la pivoter lentement en appuyant légèrement jusqu'à l'alignement.
5. Vérifiez que les cales tiennent ensemble sans se séparer sous leur propre poids.

L'adhérence est forte. Pour séparer les cales, faites-les glisser l'une sur l'autre, sans tirer perpendiculairement à leurs faces.

Exemple de composition

Pour obtenir 42,375 mm avec un jeu de 87 cales (modèle courant) : 1,005 + 1,37 + 15 + 25 = 42,375 mm, soit 4 cales. On élimine d'abord la dernière décimale (0,005), puis la suivante (0,37), et on termine avec des cales de grande valeur. Vérifiez le calcul avant d'assembler, et contrôlez que les valeurs existent dans votre jeu.

Comment choisir ses cales étalon ?

1. Le matériau

• Acier : atelier propre et sec, laboratoire climatisé, avec un entretien régulier
• Céramique : humidité, fluides de coupe, manipulation fréquente
• Carbure de tungstène : production intensive, usage quotidien soutenu

2. La classe

• Classe 2 : réglage courant en atelier
• Classe 1 : salle de métrologie, étalonnage d'instruments de précision
• Classe 0 : référence de laboratoire

3. Le jeu

Plus le jeu compte de cales, plus il offre de combinaisons et de cotes au pas fin. Un petit jeu convient aux besoins limités. Pour un poste de contrôle polyvalent, on se tourne vers un jeu intermédiaire ou complet. Si vous ne contrôlez que quelques cotes, quelques cales à l'unité peuvent suffire.

4. Le certificat d'étalonnage

Si vous travaillez sous ISO 9001, IATF 16949 ou NF EN ISO/IEC 17025, prévoyez un certificat COFRAC, raccordé aux étalons nationaux. Il est disponible sur nos cales étalon. Un doute sur la classe ou le jeu ? Contactez-nous.

Utilisation et entretien

Utilisation

• La température de référence est 20 °C (ISO 1). Laissez les cales s'y équilibrer avant de les utiliser, au moins une heure pour de l'acier sorti d'un local froid.
• Tenez-les par les côtés, jamais par les faces de mesure, avec des gants propres ou des mains propres et sèches.
• Pour régler un instrument, posez l'assemblage sur le marbre ou dans l'instrument, avec la pression de mesure prévue, puis réglez le zéro à la valeur de la cote.

Entretien

1. Séparez les cales par glissement latéral.
2. Nettoyez chaque cale avec un chiffon doux et de l'alcool isopropylique.
3. Huilez légèrement les cales en acier (pas la céramique).
4. Rangez chaque cale à sa place dans le coffret.

Faites vérifier vos cales à intervalles réguliers, fixés dans vos procédures qualité. Les faces s'usent avec le temps : une cale qui sort des tolérances de sa classe doit être remplacée ou renvoyée en rectification.

Conseil B METROLOGY : pour les mesures les plus précises, évitez d'assembler des cales de matériaux différents si la température s'écarte de 20 °C. Leurs dilatations ne sont pas les mêmes, ce qui peut introduire une erreur de cote.

Un peu d'histoire

Les cales étalon sont nées de l'idée de l'ingénieur suédois Carl Edvard Johansson (1864-1943), alors inspecteur à la manufacture d'armes de Carl Gustafs stads gevärsfaktori. Vers 1896, il imagine de fabriquer des blocs d'acier rectifiés et rodés avec assez de précision pour être assemblés par adhérence et reproduire presque n'importe quelle cote avec quelques pièces. D'où leurs noms de cales Johansson et de « Jo blocks » en anglais.

La production en série, notamment dans l'automobile, avait besoin de pièces interchangeables, donc de cotes de référence fiables. Les cales se sont répandues à ce moment-là. Johansson a ensuite collaboré avec Ford aux États-Unis, qui a repris son activité dans les années 1920.

Au fil du XXe siècle, le carbure de tungstène puis la céramique sont venus compléter l'acier, pour mieux résister à l'usure et à la corrosion.

Aujourd'hui, les cales sont fabriquées et certifiées selon la norme ISO 3650, qui fixe les tolérances de longueur, de planéité et de parallélisme de chaque classe. Leur valeur est raccordée aux étalons nationaux par une chaîne d'étalonnages continue, jusqu'à la définition du mètre (depuis 1983, la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une durée donnée).

Pour aller plus loin

B METROLOGY vous aide à choisir vos cales étalon, à l'unité ou en jeux, en acier, céramique ou carbure, avec ou sans certificat COFRAC.

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