Surfaces nettoyées par un outil électrique: nouvelles informations sur la mesure du profil de surface

Cet article évaluera les méthodes utilisées pour mesurer les profils de surface créés par les outils électriques, à savoir les détartreurs à aiguille pneumatique, les nettoyeurs de poils et les détartreurs roto peen. Un accent particulier sera mis sur l'utilisation de la bande réplique et sa capacité à caractériser les profils de diverses surfaces à l'aide d'un lecteur de bande réplique numérique avec capacité d'imagerie 3D. Plus spécifiquement, cet article déterminera si les méthodes de mesure décrites dans ASTM D4417 sont appropriées pour la mesure des profils produits par des outils électriques.

introduction

NAVSEA définit les outils électriques à main comme des dispositifs automatiques portables utilisés pour la préparation de surface qui peuvent être répartis en trois catégories de base:

• Outils de nettoyage à impact (y compris les détartreurs à aiguille à air)
• Outils de nettoyage rotatifs (y compris les nettoyeurs de poils)
• Outils de nettoyage à percussion rotative (y compris les détartreurs roto peen)

‍Bien qu'il existe de nombreuses normes relatives à la mesure des profils de surface produits par décapage abrasif de surfaces en acier, il existe peu de recherche ou d'orientation pour mesurer les profils créés par des outils électriques.

Cet article examinera trois méthodes de mesure courantes pour déterminer les paramètres de profil de surface et évaluer leur efficacité sur les surfaces préparées par un outil électrique: réplique de ruban, micromètres de profondeur et instruments de rugosité du stylet. Les profils produits par des détartreurs à aiguille pneumatique, des nettoyeurs de poils et des détartreurs roto peen sur des panneaux d'essai en acier ont été examinés pour cette étude.

Une attention sera accordée à l'efficacité de chaque méthode de mesure pour mesurer sur les trois profils produits par les outils électriques et si l'un des outils électriques produit des caractéristiques de profil qui présentent des défis. Grâce à l'évaluation des données, au traçage des résultats ultérieurs et à l'utilisation de l'imagerie de surface 3D, une recommandation finale sera faite quant à la méthode de mesure la plus appropriée.

Contexte

La préparation de surface affecte directement les performances des systèmes de revêtement protecteur. Il est essentiel de s'assurer qu'une surface est exempte de rouille et de tartre, ainsi que de contaminants de surface tels que l'huile de saleté et la graisse. Tout aussi important est le profil de surface, dont les caractéristiques contribuent à la durée de vie du revêtement et à la force d'adhérence. L'évaluation du profil de surface devient alors un exercice critique.

Les outils électriques sont fréquemment utilisés pour nettoyer les surfaces en acier avant l'application de revêtements protecteurs. Alors que le profil des surfaces sablées abrasives est régulièrement mesuré avec du ruban réplique, des micromètres de profondeur ou des instruments de rugosité à stylet portables, les professionnels des revêtements ne savent souvent pas quelle méthode est la mieux adaptée pour les profils créés par des outils électriques, y compris des détartreurs à aiguille pneumatique, des nettoyeurs de poils et un roto peen. scalers.

L'impact abrasif produit des motifs complexes et aléatoires sur la surface. Cependant, les profils de surface produits par les outils électriques présentent des motifs répétitifs qui présentent des défis pour une mesure appropriée de la hauteur de crête à la vallée et de la densité de crête.

Dans un article écrit en février 2015, D. Beamish2 a illustré comment le ruban réplique pouvait être utilisé pour déterminer les paramètres de profil de surface critiques pour les surfaces en acier sablé et a lié ces paramètres à la force d'adhérence au décollage. Plus précisément, l'article expliquait à quel point il y avait beaucoup plus d'informations disponibles grâce aux mesures de bandes répliques par rapport à d'autres méthodes de mesure, permettant de déterminer la densité de crête (Pd) et le rapport de surface interfaciale développée (Sdr), ce qui était directement corrélé à la force d'adhérence par traction. En outre, il a été montré que les paramètres de surface mesurés à l'aide de la bande réplique étaient étroitement corrélés aux techniques de mesure établies pour les profils sablés, telles que la microscopie confocale et la profilométrie du stylet. Cet article approfondira cette analyse et déterminera l'aptitude du ruban réplique non seulement à mesurer les paramètres de surface des profils sablés, mais aussi à mesurer le profil de surface sur une variété de surfaces préparées par des outils électriques.

Normes connexes

Dans l'industrie de la peinture et du revêtement, des recherches importantes ont été menées sur l'évaluation des profilés décapés par projection sur des substrats en acier. L'ISO 8503-53 décrit la préparation de substrats en acier avant l'application de peintures et de produits connexes et les caractéristiques de rugosité de surface des substrats en acier décapés au jet:

1 Portée

Ce document décrit une méthode de mesure du profil de surface produit par l'une des procédures de décapage par projection d'abrasif données dans l'ISO 8504-2. Le procédé utilise une réplique de ruban et une jauge appropriée pour mesurer, sur site, la rugosité d'une surface avant l'application de peinture ou d'un autre revêtement protecteur.

La méthode est applicable dans la plage de hauteurs de profil citées pour une nuance (ou épaisseur) donnée de réplique de ruban. Les nuances commerciales actuellement disponibles permettent de mesurer des profils moyens crête à vallée de 20 μm à 115 μm. La méthode est valable pour les surfaces qui ont été nettoyées avec des abrasifs.

La norme ASTM D71274 décrit la mesure de la rugosité de surface des surfaces métalliques nettoyées par projection d'abrasif à l'aide d'un instrument à stylet portable:

1. Portée

1.1 Cette méthode d'essai décrit une procédure d'atelier ou de terrain pour la détermination des caractéristiques de rugosité des surfaces préparées pour la peinture par décapage abrasif. La procédure utilise un instrument de traçage de profil de stylet portable dérapé ou antidérapant. Les caractéristiques mesurées sont: Rt et Rpc. Des mesures supplémentaires de hauteur de profil (Rmax et / ou Rz) peuvent également être obtenues comme convenu par l'acheteur et le vendeur.

La norme NACE SP02875 décrit et caractérise une procédure de mesure du profil de surface de l'acier nettoyé par projection d'abrasif. La technique de mesure utilise un ruban qui reproduit le profil de la surface. D'autres méthodes courantes de mesure du profil de surface ne sont pas abordées:

1.1 Cette norme décrit une procédure de mesure sur site du profil de surface des surfaces en acier décapées par projection d'abrasif qui ont un profil de surface, tel que défini dans la section 2, entre 38 et 114 μm (1,5 et 4,5 mils)

ASTM D4417 décrit trois méthodes pour évaluer le profil de surface des surfaces en acier sablé dans le tableau 1 ci-dessous:

1. Portée

1.1 Ces méthodes d'essai couvrent la description des techniques de mesure du profil des surfaces nettoyées par projection d'abrasif en laboratoire, sur le terrain ou dans l'atelier de fabrication.

Tableau 1: Méthodes de mesure du profil de surface ASTM

SSPC PA 176 fournit des conseils supplémentaires pour déterminer la conformité avec les exigences de profil de surface. Alors que les normes ASTM décrivent comment prendre des mesures, SSPC PA 17 se concentre sur l'endroit où effectuer ces mesures et à quelle fréquence.

Les procédures et les descriptions pour l'évaluation des surfaces nettoyées par les outils électriques sont largement absentes de ces normes de l'industrie. À mesure que l'utilisation d'outils électriques devient de plus en plus répandue, il est de plus en plus important de déterminer la manière la meilleure et la plus précise d'évaluer ces surfaces.

Dans ces normes, il n'y a qu'une seule mention de la façon d'évaluer les surfaces préparées par un outil électrique. Le paragraphe 1.2 de la norme ASTM D4417-14 stipule que «la méthode B peut également être appropriée pour la mesure du profil produit à l'aide d'outils électriques.

En l'absence de normes et / ou de directives, il existe peu d'informations permettant de savoir si la méthode B de la norme ASTM D4417 est la meilleure pour toutes les surfaces d'outils électriques ou s'il existe d'autres solutions plus dynamiques pour mesurer les surfaces. Les surfaces préparées par un outil électrique présentent des caractéristiques qui ne sont pas présentes dans les surfaces nettoyées par projection, à savoir la polarisation directionnelle et les variations de densité de pointe entre les outils. L'impact de ces caractéristiques sur des méthodes de mesure spécifiques n'est pas bien connu.

Équipement de mesure

Réplique de bande

Le ruban réplique est utilisé depuis les années 1960 pour mesurer le profil de surface de l'acier sablé. Largement utilisé dans l'industrie du revêtement, le ruban réplique consiste en une couche de mousse plastique écrasable attachée à un substrat en polyester non compressible d'une épaisseur très uniforme de 2 mils ± 0,2 mils (50,8 microns ± 5 microns). L'épaisseur de la mousse dépend de la qualité du ruban. Le ruban réplique est disponible en deux types, régulier et optique, et en deux grades, grossier et X-gros. Pour la plupart des applications, une réplique de bande régulière suffit. Un ruban réplique de qualité optique est utilisé lors de la production d'images 3D de la surface du ruban. Les deux qualités de ruban sont Coarse, qui mesure des profils de 0,8 à 2,5 mils (20 à 64 µm), et X-Coarse, qui mesure des profils de 1,5 à 4,5 mils (38 à 115 µm).

Lorsqu'elle est pressée contre une surface en acier rugueuse, la mousse forme une impression, ou réplique inversée, de la surface. La mousse peut s'effondrer à environ 25% de son épaisseur pré-affaissement. Par conséquent, lorsque les pics les plus élevés de la surface d'origine poussent vers le support en polyester, la mousse entièrement comprimée est déplacée latéralement. De même, les vallées les plus profondes de l'original créent les plus hauts sommets de la réplique.

Placer le ruban compressé entre les enclumes d'un micromètre à ressort et soustraire la contribution du substrat en polyester incompressible (2 mils / 50 µm) donne une mesure du profil de rugosité de surface maximale moyenne crête à vallée (Fig.1).

Figure 1: Principe de mesure de la réplique du ruban

Cette méthode de mesure de surface est robuste, relativement simple, peu coûteuse et permet à l'utilisateur de conserver une réplique physique de la surface évaluée. C'est l'un des moyens les plus courants de déterminer la hauteur crête à creux des surfaces décapées dans l'industrie du revêtement.

Le ruban réplique offre des avantages supplémentaires par rapport aux autres méthodes de mesure en ce qu'il mesure le profil de la surface sur une zone bidimensionnelle, plutôt que sur une mesure en un point ou en ligne droite. La pointe de sonde pointue sur un micromètre de profondeur mesure un seul point avec un rayon d'environ 0,05 mm (50 microns), pour une zone d'échantillonnage de 0,007 mm2. La ligne d'échantillonnage typique d'un instrument de rugosité à stylet mesure 12,5 mm de long et 4 microns de large, pour une surface de mesure totale de 0,05 mm2. La zone de mesure du ruban réplique est de 31 mm2. Cela représente une zone de mesure environ 258 fois plus grande que la zone de mesure d'un instrument de rugosité à stylet et environ 4 400 fois plus grande que le micromètre de profondeur. En outre, l'imagerie numérique d'une bande réplique brunie peut produire des images 3D de profils de surface, permettant à un utilisateur d'observer visuellement la surface avant l'application du revêtement.

Instruments de rugosité du stylet

Un instrument de rugosité à stylet portable utilise un stylet qui est dessiné à vitesse constante sur une surface et enregistre les mouvements de haut en bas pour déterminer le Rt, ou la distance verticale entre le pic le plus élevé et la vallée la plus basse sur une longueur d'évaluation donnée. L'instrument mesure et enregistre la distance verticale parcourue par le stylet lorsqu'il passe sur la surface, comme le montre la figure 2.

Typiquement, une longueur d'évaluation prédéterminée est divisée en 7 longueurs d'échantillonnage et l'instrument mesure la hauteur crête à vallée dans chaque longueur d'échantillonnage, Ry, de chaque section, sans tenir compte des première et dernière sections. La moyenne des Ry restants est utilisée pour calculer Rz. Pour cette étude, Rz est équivalent à RzDIN, égal à la moyenne des distances entre le pic le plus élevé et la vallée la plus basse dans chaque longueur d'échantillonnage, selon ASME Y14.36M7.

Figure 2: Principe de mesure de l'instrument de rugosité du stylet

Micromètres de profondeur de profil de surface

Un micromètre de profondeur utilise une base plate qui repose sur les sommets du profil de surface et une pointe de sonde à ressort montée à l'intérieur de la base qui tombe dans les vallées du profil. La base plate repose sur les pics les plus élevés et chaque mesure est donc la distance entre les pics locaux les plus élevés et la vallée particulière dans laquelle la pointe a projeté, comme illustré sur la figure 3. Les micromètres de profondeur ont l'avantage de pouvoir mesurer des hauteurs de profil qui dépasser la gamme de nombreux autres instruments.

Résumé du test

Support de test

Douze plaques d'acier ont été préparées à l'aide de trois outils électriques différents: un détartreur à aiguille pneumatique, un nettoyeur de poils et un détartreur roto peen, illustré sur la figure 4. Ces panneaux ont été étiquetés de 1 à 4 dans chaque groupe.

Les panels suivants ont été évalués:

• Quatre (4) plaques d'acier préparées avec un nettoyant pour poils; étiqueté BB1 à BB4
• Quatre (4) plaques d'acier préparées avec un détartreur à aiguille à air; étiqueté NG1 à NG4
• Quatre (4) plaques d'acier préparées avec un détartreur roto-peen; étiqueté RP1 à RP4

Instruments

Les profils de surface sur les panneaux ont été évalués avec les trois instruments suivants:

Un instrument de rugosité à stylet portable indiquant Rz et Rpc (nombre de pics linéaires). Conformément à la norme ASTM D7127, une longueur d'évaluation de 12,5 mm composée de cinq longueurs d'échantillonnage de 2,5 mm a été utilisée. Rpc, une fois au carré, a été utilisé pour estimer Pd.

Une jauge de profil de surface de micromètre de profondeur numérique rapportant R

Réplique de bande et lecteur de bande et imageur de réplique numérique signalés:

une. Hauteur maximale moyenne des pics (HL) en mesurant le ruban réplique bruni et en appliquant un algorithme de linéarisation

b. Densité de pic (Pd) selon ASTM B46.18, mesurée en pics / mm2

Méthodologie de test

Les tests ont été effectués avec chaque instrument de la manière suivante:

1. Un instrument de rugosité à stylet portable a été utilisé pour déterminer Rz et Rpc pour chaque panneau. Trois mesures de trace ont été effectuées à 5 emplacements sur chaque panneau, chaque mesure de trace ayant une longueur d'évaluation de 12,5 mm et une longueur d'échantillonnage de 2,5 mm.

une. Les emplacements de mesure sont détaillés sur le diagramme 1. Il convient de noter que sur les panneaux préparés avec le nettoyeur de poils, les mesures de trace 2 et 4 sont dans le sens de la polarisation, tandis que les mesures de trace 1, 3 et 5 sont contre la direction de la polarisation. Pour les panneaux de détartrage roto peen, les mesures de trace 2 et 4 sont dans le sens contraire du biais et les mesures de trace 1, 3 et 5 sont dans le sens de polarisation.

Diagramme 1: Emplacements de mesure de rugosité du stylet portable

2. Un micromètre de profondeur numérique a été utilisé pour déterminer Rt. 10 mesures ont été prises à 5 endroits sur chaque panneau, pour un total de 50 mesures par panneau. Selon D4417, 10 lectures par emplacement ont été prises. Cette étude a utilisé 5 emplacements et les valeurs maximales des 10 lectures dans les 5 emplacements ont été enregistrées et moyennées. La moyenne des 50 lectures individuelles a également été enregistrée. Les emplacements d'échantillonnage sont détaillés dans le diagramme 2:

Diagramme 2: Emplacements de mesure du micromètre de profondeur

3. Un lecteur de bande de réplique numérique et un imageur ont utilisé une bande de réplique pour mesurer HL et Pd. Quatre polissages ont été réalisés par panneau. Trois ont été prises en utilisant une bande de réplique ordinaire (grossière et / ou X-grossière) et une a été prise avec une bande de réplique optique. Les emplacements de mesure sont indiqués sur le schéma 3:

Diagramme 3 - Emplacements de mesure des répliques de bandes

Observations initiales

1. Des tendances ont été observées dans les résultats. Lors de l'examen des images des surfaces, des stries directionnelles étaient visibles sur les surfaces préparées par le nettoyeur de poils et le détartreur roto peen. Les lectures prises par l'instrument de rugosité du stylet dans la direction de cette polarisation directionnelle et contre la polarisation ont confirmé des différences nettes dans les paramètres de surface. En outre, les images des surfaces préparées par le détartreur à aiguille à air ont montré qu'elles avaient peu de pics et de vallées distincts, ce qui laisse supposer que le micromètre de profondeur n'a peut-être pas correctement capturé les hauteurs réelles de crête à vallée. On a émis l'hypothèse que les résultats s'amélioreraient avec des techniques de mesure modifiées tenant compte du biais / de la densité des pics:

une. Les panneaux préparés avec un nettoyeur de poils / détartreur roto-peen présentaient un biais directionnel qui présentait des défis pour les instruments de rugosité à stylet portables. Un instrument de rugosité à stylet portable peut ne pas être approprié car les lectures dépendent de la polarisation. Les spécifications initiales (D7127) pour mesurer les surfaces nettoyées par les outils électriques ne tiennent pas compte du biais et / ou de la densité des pics. Cela peut conduire à des valeurs sous ou sur-rapportées sur le profil de surface. La modification de la méthode de test pour ignorer les lectures prises dans le sens du biais est nécessaire pour produire des résultats significatifs.

b. On a observé que les panneaux préparés par le détartreur à aiguille à air avaient une densité de pic très faible (fréquence de pic). Il a été proposé que l'augmentation du nombre de mesures prises avec le micromètre de profondeur pourrait aider à tenir compte de cette diminution de la fréquence et produire un résultat plus précis. Pour évaluer cette hypothèse, une deuxième série de tests a été effectuée en prenant 20 mesures par spot dans les 5 emplacements, pour un total de 100 lectures par panneau. La moyenne des 5 maximums a été rapportée.

2. Les résultats ont indiqué que la bande réplique pouvait être utilisée sur les trois profils produits par les outils électriques. Les résultats obtenus avec un lecteur de bande de réplique numérique n'ont pas été significativement affectés par le biais et la densité qui présentent des défis pour les autres instruments, et il n'était pas nécessaire de modifier la méthode de test.

3. Les résultats du micromètre de profondeur ont montré que l'utilisation de la moyenne des maximums pour les cinq emplacements produisait des résultats plus étroitement corrélés avec les résultats des autres méthodes de mesure par rapport à la moyenne des 50 lectures individuelles.

Résumé des premiers résultats

Graphique 1: Résultats initiaux pour la hauteur du profil de crête à vallée à partir de trois méthodes de mesure

Le graphique 1 montre les premiers résultats des trois méthodes de mesure. Les résultats du micromètre de profondeur sont affichés à la fois comme la moyenne des 50 lectures et la moyenne des 5 maximums. Il a été observé que les caractéristiques produites par les outils remettaient en question certains des outils de mesure et rendaient leurs résultats moins cohérents.

Les graphiques ci-dessous illustrent cela. Les traces individuelles sont présentées dans les graphiques 2 et 4. Pour les panneaux de nettoyage de poils, les lectures 2 et 4 étaient systématiquement inférieures pour tous les paramètres aux lectures 1, 3 et 5. Les lectures 2 et 4 ont été prises dans le sens du biais (indiqué en rouge ), tandis que les lectures 1, 3 et 5 ont été prises à travers le biais (indiqué en bleu). Les graphiques 3 et 5 affichent les résultats de toutes les traces prises avec le biais moyenné ensemble et toutes les traces prises à travers le biais moyennées ensemble.

Graphique 2: Rpc, avec (rouge) et contre le biais (bleu), nettoyant pour poils

Graphique 3: Rpc moyen, avec (rouge) et contre le biais (bleu), nettoyant pour poils

Graphique 4: Rz, avec (rouge) et contre le biais (bleu), nettoyant pour poils

Graphique 5: Rz moyen, avec (rouge) et contre le biais (bleu), nettoyant pour poils

Pour les panneaux de détartreur roto peen, les traces individuelles sont indiquées dans les graphiques 6 et 8. Les lectures 2 et 4 étaient systématiquement plus élevées pour tous les paramètres que les lectures 1, 3 et 5. Les lectures 2 et 4 ont été prises dans la direction du biais (illustré en bleu), tandis que les lectures 1, 3 et 5 ont été prises avec le biais (indiqué en rouge). Les graphiques 7 et 9 affichent les résultats de toutes les traces prises avec le biais moyenné ensemble et toutes les traces prises à travers le biais moyennées ensemble.

Graphique 6: Rpc, détartreur Roto Peen

Graphique 7: Rpc moyen, avec (rouge) et contre le biais (bleu), détartreur Roto Peen

Graphique 8: RzWith (rouge) et Against Bias (bleu), Roto Peen Scaler

Graphique 9: Rz moyen, avec (rouge) et contre le biais (bleu), détartreur Roto Peen

Lorsque les densités de pointe des trois types de panneaux ont été comparées, le panneau de détartrage à aiguille à air a montré des mesures significativement plus faibles que les autres, comme le montre le graphique 10.

Graphique 10: densité maximale des panneaux

En raison des densités plus faibles, on a émis l'hypothèse que les lectures du micromètre de profondeur pourraient être affectées de manière préjudiciable en raison de la probabilité réduite que l'instrument soit placé dans les vallées les plus basses.

Lors de la comparaison des méthodes de mesure, les observations initiales ont montré que sur les surfaces des outils électriques et les méthodes de mesure, le Replica Tape était le moins affecté par des influences telles que le biais ou le nombre de pics.

Biais directionnel

Une fois les tests terminés, l'analyse des données a montré que les résultats obtenus avec l'instrument de rugosité à stylet portable semblaient être significativement affectés par la polarisation directionnelle des panneaux. Ceci était particulièrement présent dans les panneaux traités avec le nettoyeur de poils, et dans une moindre mesure avec les panneaux traités par le détartreur roto peen.

La première image 3D ci-dessous d'une surface préparée par un nettoyeur de poils (Figure 6) montre des stries de gauche à droite, correspondant à la direction dans laquelle le nettoyeur de poils a été appliqué sur le panneau, créant essentiellement des vallées et / ou des pics qui s'alignent dans cette direction générale. . La deuxième image 3D d'une surface de détartreur roto peen (figure 7) présente des caractéristiques similaires.

Figure 6: Rendu 3D de la surface du nettoyeur de poils

[Image Obtained Using a Digital Replica Tape Reader with 3D Imaging]

Figure 7: Rendu 3D de la surface du détartreur Roto Peen

[Image Obtained Using a Digital Replica Tape Reader with 3D Imaging]

Afin de confirmer l'effet que cela a eu sur les résultats obtenus par l'instrument de rugosité du stylet, des tests supplémentaires ont été effectués sur les panneaux préparés avec un nettoyeur de poils en accordant une attention particulière au biais directionnel.

Test de suivi - biais directionnel

Ce test supplémentaire a été effectué en prenant quatre mesures avec le biais et quatre mesures à travers le biais créé par le nettoyeur de poils. Deux valeurs, Rpc et Rz, ont ensuite été comparées entre les tests horizontaux et verticaux. Les résultats sont présentés ci-dessous sur les graphiques 11 et 12:

Graphique 11: Test de polarisation directionnelle, Rpc, nettoyeur de poils

Graphique 12: Test de polarisation directionnelle, Rz, nettoyeur de poils

Les mesures prises avec le biais et à travers le biais ont donné des résultats nettement différents. Les mesures prises par cette méthode pourraient conduire à une mauvaise caractérisation de la surface si le biais directionnel n'est pas pris en compte ou n'est pas connu. Cela pourrait conduire à une application incorrecte ou insuffisante d'un revêtement. Les mesures prises par des répliques de ruban ou des instruments micrométriques de profondeur n'étaient pas affectées par le biais directionnel.

Les manuels d'utilisation du fabricant ont été consultés pour le nettoyeur de poils et le détartreur roto-peen afin de déterminer si des méthodes ont été discutées pour traiter le biais directionnel. Aucune instruction spécifique concernant le biais directionnel ou le développement de stries de surface n'a été trouvée dans les deux manuels. Le manuel du détartreur roto-peen déclare, en ce qui concerne le traitement de surface, «Pour assurer une couverture uniforme de grenaillage, utilisez un mouvement circulaire ou oscillant sur toute la zone.»

Cependant, il n'y a pas d'instructions ou de suggestions d'utilisation qui traitent ou empêchent le biais directionnel de se produire.

Densité de pointe

Les résultats des mesures ont montré que les panneaux produits par le détartreur à aiguille à air présentaient une faible densité de crête par rapport aux autres panneaux produits par des outils électriques. Des densités de pics plus faibles rendent plus difficile pour le micromètre de profondeur de trouver la véritable hauteur de pic à vallée. Cela est dû à une probabilité statistique plus faible que la pointe du micromètre atterrisse directement dans le point le plus bas du profil. À moins que l'instrument ne trouve la dépression la plus basse du profil, les résultats seront faussement bas. Un rendu 3D d'une surface préparée par un détartreur à aiguille à air est montré ci-dessous dans la figure 8. On peut clairement voir que la surface contient quelques pics et / ou vallées distincts et apparaît principalement arrondie et plate.

Figure 8: Image de la surface du détartreur à aiguille pneumatique

[Image Obtained Using a Digital Replica Tape Reader with 3D Imaging]

Test de suivi - Densité de pic

Après que de faibles densités de pics aient été observées en utilisant l'imagerie numérique de la bande réplique, il a été déterminé que l'augmentation du nombre de mesures prises avec le micromètre de profondeur produisait des mesures crête à vallée plus précises. Pour tester cette hypothèse, le nombre de lectures prises à chaque spot a été doublé à 20, pour un total de 100 lectures par panneau. En doublant le nombre de mesures, le résultat est plus représentatif de ceux obtenus avec un instrument de rugosité à stylet et une réplique de ruban, comme indiqué sur le graphique 13.

Graphique 13: Rt, effet d'un nombre accru de lectures micrométriques de profondeur sur Rt

Pour trois des quatre panneaux examinés, le doublement du nombre de mesures micrométriques de profondeur par point a abouti à des valeurs plus étroitement corrélées avec l'instrument de rugosité du stylet et la réplique du ruban. Bien que cela ne soit pas étudié ici, l'augmentation du nombre de lectures par spot peut entraîner des lectures plus cohérentes avec d'autres méthodes.

On suppose que l'instrument de rugosité du stylet sera affecté de la même manière par une densité de pic plus faible. Cependant, l'instrument de rugosité du stylet mesure sur une zone plus grande que le micromètre de profondeur, et cette zone de mesure plus grande peut être suffisante pour capturer le pic le plus élevé et la vallée la plus basse. Quoi qu'il en soit, la probabilité de trouver la véritable hauteur maximale du profil de crête à vallée sur les surfaces préparées par le détartreur à aiguille à air est réduite, simplement en raison du nombre plus faible de crêtes et de vallées distinctes.

Observations sur les résultats de la réplique de bande

Les mesures dérivées de la réplique de bande n'étaient pas affectées par le biais directionnel ou la densité de pic contrairement aux mesures prises par d'autres méthodes de mesure. Cette méthode a fourni des résultats cohérents sur les trois surfaces nettoyées par un outil électrique.

Avec les panneaux affectés par la polarisation directionnelle, la zone de mesure de la bande de réplique capture des motifs dans les deux sens de la polarisation. Puisque HL est mesurée comme la hauteur maximale de crête à vallée sur toute la zone, le biais n'a aucun effet. Pour cette raison, les résultats des mesures de bandes répliques étaient plus représentatifs de la surface et ne nécessitaient pas de modification de la méthode de mesure pour produire des résultats significatifs.

De même, les mesures de bande réplique n'ont pas été affectées négativement par la densité des pics. Étant donné que la zone de mesure du ruban réplique est plus grande que la distance horizontale entre les pics et les vallées, la densité réduite n'était pas un facteur. Encore une fois, en raison de la grande zone de mesure de la réplique de bande, les lectures étaient plus représentatives qu'avec le micromètre ou l'instrument de rugosité du stylet.

Conclusions

La méthode C, réplique de bande, a mesuré les surfaces produites par les trois outils avec la plus grande précision, principalement parce que la surface échantillonnée est plus grande que celle des autres méthodes. L'augmentation de la zone de mesure de la réplique du ruban expliquait les caractéristiques des surfaces créées par les outils électriques qui ont eu un impact négatif sur les autres méthodes de mesure.

Les surfaces créées par les outils électriques présentent des caractéristiques qui doivent être prises en compte lors du choix d'une méthode de mesure de profil de surface. Les outils qui laissent des stries directionnelles (biais) sur la surface peuvent entraîner des mesures inexactes des paramètres de profil de surface lorsque des instruments de rugosité à stylet portables sont utilisés. Les outils qui aboutissent à des profils de surface avec de faibles densités de pics ne sont pas prévus dans les normes (ASTM D4417) et, par conséquent, des mesures crête-à-vallée plus faibles sont signalées lors de l'utilisation d'un micromètre de profondeur conformément à cette méthode d'essai. Le fait de ne pas tenir compte de ces caractéristiques peut entraîner des résultats inexacts.

Bien qu'il existe des limites lors de l'utilisation d'instruments de rugosité à stylet portables et de micromètres de profondeur sur des surfaces préparées par un outil électrique, des modifications peuvent être apportées aux méthodes de mesure qui permettent à ces instruments de mesurer ces surfaces efficacement. Les instruments de rugosité du stylet de la méthode D ne convenaient pas pour mesurer le profil de surface sur ces surfaces à moins que l'on ne prenne soin de ne mesurer que le biais. Les lectures des micromètres de profondeur de la méthode B suggèrent que les résultats s'amélioreraient en augmentant le nombre de lectures pour tenir compte de la faible densité de pic.

De plus, les résultats des micromètres de profondeur de la méthode B ont clairement montré que l'utilisation de la moyenne des maximums pour les cinq emplacements produisait des résultats plus étroitement corrélés aux résultats des autres méthodes de mesure par rapport à l'utilisation de la moyenne des 50 lectures individuelles. Cela confirme d'autres études qui ont été faites avec les mêmes résultats, notamment «Profil de surface - Une comparaison des méthodes de mesure» de D. Beamish9, où cette méthode a été proposée pour la première fois.

Le graphique 14 montre les résultats pour toutes les méthodes de mesure après que des ajustements aient été faits pour tenir compte des erreurs causées par le biais directionnel et la faible densité de pic. La polarisation directionnelle a été prise en compte sur les panneaux préparés par le nettoyeur de poils et le détartreur roto peen en supprimant les mesures de trace prises dans le sens de la polarisation. Cela a abouti à un résultat qui était en moyenne de 13,2% plus proche de la réplique des résultats de bande pour les panneaux sablés, et une moyenne de 8,9% plus proche des lectures de bande réplique pour les panneaux traités roto peen.

La faible densité des pics sur les panneaux de détartrage à aiguille à air a été prise en compte en traçant les résultats avec à la fois 10 et 20 lectures par point, et en rapportant la moyenne des maximums pour les cinq emplacements. Ce faisant, les lectures prises par le micromètre de profondeur ont montré un 15,9% corrélation plus étroite avec les lectures de l'instrument de rugosité du stylet portable, et un 14,2% corrélation plus étroite avec les lectures de la réplique de bande.

Cependant, les résultats de la réplique de bande sont affichés tels que mesurés, sans modification des effets de surface. Il est clair que les résultats non modifiés de la bande sont conformes aux autres méthodes de mesure.

Graphique 14: Résultats finaux

Ces résultats suggèrent fortement que le ruban réplique présente une solution plus simple et plus efficace pour mesurer sur des surfaces créées par plusieurs outils électriques. La bande ne nécessite aucune considération particulière pour la polarisation ou la densité de pic. Contrairement aux autres méthodes de mesure qui nécessitent la prise en compte des effets de profil créés par les outils électriques, les résultats de la réplique de bande peuvent être utilisés tels que mesurés.

Références

1 ASTM D4417 «Méthodes d'essai standard pour la mesure sur le terrain du profil de surface de l'acier nettoyé par projection» (ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428)

2 D. Beamish, «Replica Tape - Unlocking Hidden Information», Journal of Protective Coatings and Linings, février 2015, pp. 1 - 6

3 ISO 8503-5 «Préparation des substrats en acier avant l'application de peintures et produits apparentés - Caractéristiques de rugosité de surface des substrats en acier décapés par projection - Partie 5: Méthode de réplique de bande pour la détermination du profil de surface» (Organisation internationale de normalisation (ISO) , 1 rue de Varembé, Case postale 56, CH-1211, Genève 20, Suisse)

4 ASTM D7127 «Méthode d'essai standard pour la mesure de la rugosité de surface des surfaces métalliques nettoyées par projection d'abrasif à l'aide d'un instrument à stylet portable1 (ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428)

5 Norme NACE SP0287, «Mesure sur le terrain du profil de surface des surfaces en acier nettoyées par projection d'abrasif à l'aide d'une réplique de ruban». (Houston, TX: NACE, 2016)

6 SSPC-PA-17 «Procédure de détermination de la conformité aux exigences de profil d'acier / de rugosité de surface / de nombre de pics» (SSPC: the Society for Protective Coatings, 800 Trumbull Drive, Pittsburgh, PA 15205, USA)

7 ASME Y14.36M 1996 «Symboles de texture de surface» (The American Society of Mechanical Engineers, Three Park Avenue, New York, NY 10016-5990 USA)

8 ASME B46.1-2009 «Surface Texture (Surface Rughness, Waviness, and Lay)» (The American Society of Mechanical Engineers, Three Park Avenue, New York, NY 10016-5990 USA)

9 D. Beamish, «Surface Profile - A Comparison of Measurement Methods», DeFelsko Corporation, janvier 2013