Les cales étalons, ou gauge blocks en anglais, sont des outils fondamentaux en métrologie dimensionnelle.
Ces étalons de longueur de haute précision servent de référence pour l’étalonnage d’instruments de mesure comme les comparateurs, les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) ou les micromètres.
Dans un monde industriel où la précision micrométrique est essentielle - de l’aéronautique à l’automobile -, les normes internationales garantissent l’interopérabilité et la fiabilité de ces composants.
Parmi elles, l’ISO 3650 se distingue comme la référence incontournable pour les caractéristiques de conception et métrologiques des cales étalon.
Adoptée en 1998 et confirmée sans modification majeure depuis, cette norme définit les exigences pour des cales de section rectangulaire, couvrant des longueurs nominales de 0,5 mm à 1 000 mm.
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Publiée en décembre 1998 comme seconde édition (remplaçant l’ISO 3650:1978), la norme aligne les exigences sur le système GPS (Geometrical Product Specifications) de l’ISO, facilitant l’intégration avec d’autres standards comme l’ISO 1101 pour les tolérances géométriques.
Elle cible quatre classes d’étalonnage : K (calibrage de référence), 0, 1 et 2, adaptées à des usages variés - du laboratoire de métrologie aux ateliers de production.
L’ISO 3650 s’applique aux cales étalons de section rectangulaire, avec une longueur nominale ( l_n ) entre 0,5 mm et 1 000 mm.
Elle exclut les cales cylindriques ou de formes spéciales, couvertes par d’autres normes comme l’ISO 14978 pour les étalons optiques.
Une cale étalon est un bloc de matériau résistant à l’usure, doté de deux faces de mesure planes et parallèles, capables d’adhérer (wringing) à d’autres surfaces par forces moléculaires.
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Cette propriété d’accolement permet de composer des assemblages pour mesurer des longueurs composites avec une précision exceptionnelle, souvent au nanomètre près.
Les cales doivent être en acier de haute qualité ou matériaux équivalents (ex. : céramique, carbure de tungstène), résistants à l’usure et à la corrosion, avec une dureté minimale de 60 HRC (Vickers).
Le coefficient de dilatation thermique est typiquement de 11,5 × 10^{-6} K^{-1} pour l’acier, et la stabilité dimensionnelle doit résister aux variations thermiques sans déformation résiduelle.
Les cales ont une section rectangulaire, avec deux faces de mesure parallèles.
Pour ( l_n > 100 ) mm, des trous d’assemblage optionnels sont autorisés (sauf classe K).
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Les exigences métrologiques portent sur la longueur, la planéité, le parallélisme et la texture de surface.
Les écarts ( e ) (déviation par rapport à ( l_n )) et ( v ) (variation) sont bilatéraux et en micromètres (µm).
Chaque cale porte un marquage gravé sur une face latérale : longueur nominale, classe d’étalonnage, numéro de série et fabricant.
Pour les assemblages, la norme recommande des dispositifs de comparaison (Annexe A).
Depuis 1998, l’ISO 3650 n’a pas subi de révision majeure.
Un rectificatif technique 1 (Cor 1:2008) corrige des erreurs mineures dans les formules de tolérance et les références bibliographiques.
En 2020, la norme a été reconfirmée par l’ISO/TC 213 (Tolérances dimensionnelles et géométriques), confirmant sa validité sans amendements, malgré l’évolution des technologies comme les MMT optiques.
Au 24 septembre 2025, aucune nouvelle édition n’est en projet, mais des compléments GPS (ex. : ISO 8015 pour les principes de tolérance) influencent indirectement son application.
L’ISO 3650 garantit l’uniformité mondiale, réduisant les incertitudes d’étalonnage à moins de 0,1 µm pour la classe K.
Dans l’industrie 4.0, elle sous-tend l’automatisation des chaînes de mesure, avec des logiciels intégrant ses tolérances pour la compensation thermique.
Ce jeu de cales étalon en acier est conçu pour la vérification interne et le contrôle régulier des instruments de mesure (pieds à coulisse, micromètres, comparateurs...).
Ces jeux sont livrés sans certificat d’étalonnage, ce qui les rend parfaits pour un usage interne non réglementé.
Pour les applications nécessitant une traçabilité métrologique, une version certifiée Cofrac est disponible ici : Jeu de cales étalon acier avec certificat d'étalonnage raccordé B.N.M.
Disponibles en plusieurs classes (0, 1, 2) et jeux (ex. Classes disponibles selon norme (ex.
Étalonnage possible, en option.
| Caractéristique | Classe K | Classe 0 | Classe 1 | Classe 2 |
|---|---|---|---|---|
| Planéité (( f_d )) | 0,05 µm | 0,05 µm | 0,10 µm | 0,10 µm |
| Parallélisme (( p_d )) | 0,2 µm | 0,2 µm | 0,2 µm | 0,2 µm |
| Texture de surface (Ra) | ≤ 0,02 µm | ≤ 0,02 µm | ≤ 0,02 µm | ≤ 0,02 µm |
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