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Procédé de mesure de la résistance ä l'abrasion de la rugosité d'une surface métallique. La présente invention porte sur un procédé de mesure de la résistance à l'abrasion de la rugosité d'une surface métallique, en particulier de la surface d'un cylindre de laminoir, pressentant une multitude de sites rugueux formes au moyen d'un faisceau laser intermittent.
On sait que la rugosité d'une töle d'emboutissage, ainsi que les pro- priétés qui en dépendent, est conditionnée par la rugosité de la surface de travail des cylindres utilises pour effectuer, avec un faible taux de réduction, la dernière passe de laminage de cette töle.
Un procédé récent, qui est décrit notamment dans le brevet BE-A- 870. 609, permet de doter la surface d'un cylindre de laminoir d'une ru- gosité particulibre très interessante. Cette rugosité se compose d'une multitude de sites formes par un faisceau laser intermittent et repartis sur la surface du cylindre. Chaque site est constitue par un cratère central entouré d'un bourrelet généralement asymetrique qui se trouve en saillie par rapport à la surface initiale du cylindre.
Ce bourrelet résulte de la solidification très rapide de la gouttelette du métal fondu par le faisceau laser et re foulé vers 1a périphérie da la zone fondue. 11 est ainsi constitué de mental trempé, et par consequent très dur, qui permet d'imprimer des creux ou vallées correspondants dans la surface de la töle lors du laminage.
La résistance de ces bourrelets ä l'arrachement et ä l'usure, c'est-bdire à l'abrasion au cours du laminage conditionne la constance de la rugosité appliquée aux tôles laminées.
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L'objectif de la présente invention est de proposer une méthode permet- tant d'apprécier, de façon simple, la résistance ä l'abrasion des bour- relets formes au moyen d'un faisceau laser intermittent en particulier à la surface d'un cylindre de laminoir.
Conformément à la présente invention, le procédé de mesure de la re- sistance b l'abrasion de la rugosité d'une surface métallique présen- tant une multitude de sites rugueux formés au moyen d'un faisceau laser intermittent et comprenant chacun un cratère central et un bourrelet @entourant ledit cratère, est essentiellement caractérisé en ce que l'on applique un outil de coupe sur ladite surface, en ce que l'on déplace ledit outil de coupe le long de la surface suivant une trajectoire qui recoupe des bourrelets presents sur cette surface, et en ce que l'on mesure la force qu'il faut appliquer audit outil de coupe pour assurer ledit déplacement.
Selon l'invention, on applique l'outil de coupe sur la surface avec une charge suffisante pour qu'il ne soit pas repoussé vers le haut par les bourrelets qu'il rencontre, mais qui est insuffisante pour le faire pénétrer dans la surface proprement dite. Cette charge est de préférence constante et orientée suivant une direction perpendiculaire a la- dite surface.
Lorsqu'il se déplace le long de la surface, conformdment à l'invention, l'outil de coupe rencontre ainsi successivement les bourrelets des sites rugueux qui se trouvent sur sa trajectoire.' Pour que l'outil de coupe puisse poursuivre son mouvement, la pointe de l'outil doit donc soit arracher le bourrelet, soit y tracer un sillon, selon l'adhérence du bourrelet ä la surface.
Lorsque le bourrelet adhère mal ä la surface, un effort relativement faible suffit pour l'arracher de la surface sans penetration importante de l'outil dans le bourrelet.
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Au contraire, si la base du bourrelet est bien soudée ä la surface, 1a pointe de l'outil de coupe pénètre dans le bourrelet et y trace un sil-
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Ion. La force necessaire ä cet effet dépend du volume de métal ä traverser, ainsi que de la forme de la section transversale du bourrelet.
Le volume de metal rejeté hors du cratbre central et constituant le bourrelet peut notamment être exprimé par le volume moyen V c du cratère correspondant, que l'on définit, à un facteur près, comme etantegal au produit de la profondeur du cratère par le carré de sa largeur L au niveau de ladite surface.
La section du bourrelet est caractérisée par un facteur de forme H-./Ln H D qui correspond au rapport entre sa hauteur et sa largeur mesurée le long de la trajectoire de la pointe de l'outil de coupe.
Selon l'invention, la valeur mesurée de la force requise pour que l'outil de coupe traverse un bourrelet permet d'apprecier l'adhérence du bourrelet considéré b la surface ; on peut ainsi contröler la qualité du marquage superficiel et par consequent le régalage des paramètres du faisceau laser.
L'invention va maintenant être décrite d'une maniere plus détaillée en faisant référence aux dessins annexds, donnes b titre d'exemple, dans lesquels la Figure 1 représente schdmatiquement le profil moyen d'un site rugueux formé dans la surface d'un cylindre de laminoir au moyen d'une impulsion laser ; la Figure 2 illustre le principe du procédé de mesure de la présente invention ; la Figure 3 montre le profil moyen d'un cratère et d'un bourrelet corres- pondant ; la Figure 4 presente des courbes de référence de Fm pour différentes va- leurs du rapport HB/LB;
et la Figure 5 illustre l'influence de la largeur du bourrelet sur la valeur
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de F m
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En raison de l'importance de cette application, la description qui suit se réfère particu1ièrement à un cylindre de laminoir. Il est entendu cependant qu'il n'en resulte aucune limitation de la portde de la présente invention.
La figure 1 rappelle schématiquement la forme et le profil d'un site rugueux formé dans 1a surface d'un cylindre de laminoir 1 au moyen d'une impulsion laser. Ce site rugueux se compose d'un cratbre 2 entouré d'un bourrelet 3, et il imprime dans la töle 4 une empreinte constituée d'une vallée 5 entourant un plateau 6.
Une serie de tels sites rugueux est illustrée, en coupe, dans la figure 2 qui montre schématiquement le principe de la méthode de mesure conforme b la presente invention. La ligne en trait mixte 7 symbolise le niveau initial de la surface du cylindre, par rapport auquel les impulsions laser successives ont donné naissance aux cratères 2 et aux bourrelets 3. Ces bourrelets ne sont généralement pas symétriques par rapport ä la direction de l'impulsion laser qui les a fait naitre, notamment en raison du mouvement de la surface pendant l'opération de marquage. 11 en résulte que la forme et les dimensions de la section du bourrelet ne sont pas constantes tout autour du cratère. 11 va de soi que c'est la partie la plus massive des bourrelets qui offre 1a plus grande resistance ä l'avancement de l'outil de coupe.
L'outil de coupe 8 est applique à la surface du cylindre avec une charge P, géneralement constante, et est déplacé le long de cette surface dans le sens de la flèche F. La charge P est telle que la pointe de l'outil de coupe 8 se déplace suivant la ligne en trait mixte 7. La trajectoire de l'outil de coupe recoupe une série de sites successifs, comme l'indique la figure 2. La section de l'outil dans son plan de déplacement est telle que l'arête de coupe entame un bourrelet à sa base, c'est-à-dire dans le plan de la surface, sans que l'outil s'appuie sur les bourrelets situés en amont. En outre, l'outil presente de préférence une section transversale suffisamment étroite pour n'entamer, en largeur qu'un seul bourrelet le long de sa trajectoire.
De cette façon, l'outil de coupe 8 trace un sillon dans le profil de la
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surface rendue rugueuse du cylindre en écrêtant les bourrelets 3 successifs sur une longueur, dans le sens perpendiculaire au plan du dessin, qui correspond à la largeur de l'outil de coupe 8.
La représentation de la figure 2 correspond au cas oü les bourrelets 3 sont bien soudés à la surface du cylindre et ne sont pas arrachés par l'outil de coupe 8.
Le diagramme tracé dans la partie inférieure de la figure 2 indique les variations de la force F requise pour assurer le déplacement de l'outil de coupe 8 dans la direction d. Cette force est constante entre deux bourrelets et correspond au frottement de l'outil sur la surface lisse.
Au droit des bourrelets, sa valeur varie en fonction d'une part du volume Vc du bourrelet coupé par l'outil de coupe 8, et d'autre part de la forme de la section du bourrelet caractérisée par le rapport HB/LB. Ces parametres ont été définis plus haut et ils sont illustrés dans la figure 3, qui presente le profil moyen d'un cratere et de la partie massive du bourrelet correspondant.
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Pour caractériser la résistance ä l'abrasion d'un bourrelet, il a été jugé interessant de la relier à la valeur moyenne F de 1a force F correspondant à ce bourrelet ; cette valeur moyenne est aisément déterminée à partir de la courbe de veriation de la force F illustrée, à titre d'exemple, dans la figure 2.
Les essais ont montré que cette force F dépendait essentiellement du volume occupe par ce bourrelet, ce volume étant 1ui-même pratiquement égal au volume Vc du cratère correspondant. Conformément à la figure 3, ce volume peut etre estimé, ä un facteur constant près, à la valeur du
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produit P. L. c C' Lorsque la taille des cratères s'accroît, le volume du bourrelet augmente sensiblement dans la meme mesure ; i1 en résulte un accroissement de la force Fm correspondante, car l'outil de coupe doit traverser un volume croissant de matière.
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\ Les essais ont également montré que, pour un même volume de matière, la forme de la section du bourrelet présentait une grande importance. On sait que cette forme peut etre modifiée par l'action d'un jet de gaz, tel que l'oxygène, pendant le processus de marquage de la surface. En particulier, la force F augmente avec la pente moyenne du bourrelet, exprimée par le rapport Hp/Ln.
Dans la figure 4, on a représenté une série de courbes de référence
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donnant la valeur de la force moyenne F, en Newtons, en fonction du 25m volume P-.. Lp, en 10. m', chaque courbe étant caractérisée par une valeur constante du rapport Hn/Ln. L'ensemble de ces courbes est relatif ä des textures dont les bourrelets sont bien soudds ä la surface.
On peut ainsi contröler la résistance b l'arrachement des bourrelets d'une texture donnée pour laquelle on cnnaît la valeur du rapport
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Ho/LDt en comparant les valeurs de Fm pour cette surface avec les DO [X valeurs de la courbe de référence correspondante.
Le procédé de l'invention permet dgalement de confirmer l'importance de la largeur La du bourrelet. Si cette largeur est telle que le bourrelet
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s'étende au-delà de la zone échauffée par l'impulsion laser, il adhère mal à la surface et présente une faible résistance ä l'arrachement.'La figure 5 indique les valeurs de la force Fm relatives à des bourrelets de largeurs La supérieures à 120 m, c'est-b-dire debordantassex largement de la zone échauffée. Les faibles valeurs de Fm, qui sont toutes situées en-dessous de la courbe de reference correspondant aux rapports Hp/Lr, respectifs, indiquent que ces bourrelets adhèrent mal ä la surface.
Un examen de ces textures au microscope révèle que la ma-
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jorité de ces bourrelets ont été decollesde la surface par l'outil de coupe qui se déplace.
Le procédé de l'invention permet de préciser la meilleure resistance ä l'arrachement que l'on peut attendre d'une texture déterminée et de montrer les valeurs limites des parametres des cratères et des bourrelets moyens, au-delä desquelles la texture n'est plus suffisamment résistante à l'abrasion. 11 permet en outre de comparer les comportements de différentes textures.