FR3124251A1 - Procédé et dispositif de détermination de l’épaisseur d’un revêtement par colorimétrie - Google Patents

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Jean-Louis ROMERO
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Abstract

Le procédé de détermination de l’épaisseur d’un revêtement d’un substrat comprend une première étape (E1) de mesure, mise en œuvre par un colorimètre, des composantes d’une couleur d’une zone du substrat revêtu, une étape (E3) de calcul d’un écart de couleur entre la couleur représentée par les composantes mesurées et une couleur d’une zone du substrat non revêtu, une étape (E4) de comparaison de la valeur de l’écart de couleur avec des valeurs d’écart de couleur déterminées comprises dans une base de données, chacune desdites valeurs d’écart de couleur déterminées correspondant à une valeur déterminée d’épaisseur d’un revêtement sur un substrat revêtu et une étape (E5) de détermination de l’épaisseur du revêtement sur le substrat revêtu lorsque la valeur de l’écart de couleur est sensiblement égale à une des valeurs déterminées d’écart de couleur. L’écart de couleur est définie par[Math. 1]. Figure pour l'abrégé : Figure 7

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE DÉTERMINATION DE L’ÉPAISSEUR D’UN REVÊTEMENT PAR COLORIMÉTRIE
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détermination de l’épaisseur d’un revêtement appliqué sur la surface d’un substrat. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’une aube en matériau composite.
Arrière-plan technique
Il est connu de coller des renforts métalliques sur des pièces en matériau composite avec un film d’adhésif qui peut être en époxy. De telles opérations sont par exemple utilisées pour renforcer le bord d’attaque des aubes de turbine afin d’en augmenter la résistance. Afin d’améliorer l’adhésion de la colle ou du film sur le renfort métallique, un primaire de collage peut être utilisé.
De manière générale, l’épaisseur du primaire appliqué sur le renfort métallique avant collage impacte directement les propriétés d’adhésion. Il est donc particulièrement important de pouvoir contrôler l’épaisseur du primaire afin de garantir la robustesse du collage.
Il existe plusieurs procédés pour déterminer l’épaisseur du primaire dont un basé sur la méthode des courants de Foucault. Cependant, cette méthode n’est pas satisfaisante notamment lorsque la surface du renfort métallique présente une rugosité importante. Dans ce cas, la méthode des courants de Foucault indique uniquement si un primaire est présent ou pas sur la surface sans pour autant permettre des mesures quantitatives de l’épaisseur de ce primaire.
Par ailleurs, il est généralement observé un changement de couleur lors de l’application du primaire sur un substrat, lequel est fonction de l’épaisseur du revêtement déposé. L’augmentation de l’épaisseur du revêtement se traduit par un changement de sa couleur d’un gris clair à un vert foncé en passant par du gris foncé et du vert clair. Ainsi, il a déjà été envisagé de réaliser un nuancier de référence, comme celui représenté sur la , à partir d’échantillons de différentes épaisseurs de primaire connus mesurées par coupes micrographiques, et de comparer un échantillon revêtu au nuancier pour déterminer l’épaisseur du revêtement déposé.
Toutefois, cette méthode n’est pas entièrement satisfaisante. Tout d’abord, elle n’offre pas toujours un degré de précision suffisant, notamment lorsque la couleur ne varie que légèrement avec l’épaisseur du revêtement. De plus, il a été constaté que la couleur du nuancier varie au cours du temps et il est donc nécessaire de réaliser de nouveaux nuanciers fréquemment. Enfin, cette méthode est subjective à l’utilisateur qui compare l’échantillon revêtu au nuancier.
Il est alors connu, notamment de la demande FR-A1-3097314, de réaliser des mesures directes par colorimétrie du substrat revêtu. Il s’agit de mesures des composantes a, b et L de l’espace de couleur CIELAB correspondant à l’espace défini par la norme NF E N ISO 11664-4, tel que représenté sur les figures 2 et 3. L représente la clarté. Ces mesures sont utilisées pour déterminer un écart de couleur entre celles-ci et une couleur définie par des valeurs de référence d’un substrat non revêtu. Un écart de couleur, éventuellement marqué avec des indices ou des exposants, entre deux couleurs de composantes respectives a1, b1, L1et a2, b2et L2est déterminé comme la distance euclidienne entre ces deux couleurs. La formule de cet écart de couleur est :
[Math. 1]
.
Cet écart de couleur peut alors être comparé à des valeurs d’écart de couleurs de nuancier compris dans une base de données. Ces valeurs d’écart de couleur de nuancier correspondent à une pluralité de substrats revêtus ayant des revêtements de différentes épaisseurs déjà connues.
Cependant, ce procédé présente plusieurs limites liées à la répétabilité des calculs d’écart de couleur. En effet, il a été observé que les écarts de couleur déterminés évoluaient en fonction des nuanciers de la base de données. Par ailleurs, la valeur des écarts de couleurs reste très sensible à la couleur de référence d’un substrat non revêtu. Cette sensibilité peut être due au brillant du substrat non revêtu qui peut varier d’un échantillon à l’autre.
La présente invention propose un perfectionnement à cette technologie, qui reste simple, efficace et économique.
La présente invention propose un procédé de détermination de l’épaisseur d’un revêtement à la surface d’un substrat revêtu, ledit procédé comprenant
la succession d’étapes suivantes :
- une première étape de mesure, mise en œuvre par un colorimètre, des composantes d’une couleur d’une zone du substrat revêtu ;
- une étape de calcul d’un écart de couleur entre la couleur représentée par les composantes mesurées à la première étape de mesure et une couleur d’une zone de référence d’un substrat non revêtu, ladite couleur étant représentée par des composantes de référence ;
- une étape de comparaison de la valeur de l’écart de couleur calculée avec des valeurs d’écart de couleur déterminées comprises dans une base de données, chacune desdites valeurs déterminées d’écart de couleur correspondant à une valeur déterminée d’épaisseur d’un revêtement sur un substrat revêtu ; et
- une étape de détermination de l’épaisseur du revêtement sur le substrat revêtu lorsque la valeur de l’écart de couleur est sensiblement égale à une des valeurs déterminées d’écart de couleur.
Le procédé est remarquable en ce que ledit écart de couleur est définie par
.
Ainsi, grâce à l’invention, l’écart de couleur calculé ne dépend pas des valeurs de clarté des couleurs du substrat revêtu comme du substrat non revêtu. La comparaison à un nuancier d’une base de données devient ainsi moins sensible aux variations des couleurs avec le temps et/ou avec les échantillons. Cela améliore la répétabilité du procédé industriel.
Le procédé de détermination selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- ledit procédé comprend, également, une seconde étape de mesure, mise en œuvre par un colorimètre, des composantes de référence de la couleur d’une zone d’un substrat non revêtu,
- une couleur est définie par une moyenne d’au moins cinq mesures des composantes de couleur d’une zone de substrat,
- le substrat est une pièce métallique, et
- le revêtement est un primaire configuré pour permettre le collage d’une pièce métallique sur une pièce en matériau composite.
La présente invention concerne également un dispositif de détermination de l’épaisseur d’un revêtement à la surface du substrat revêtu, pour la mise en œuvre d’un procédé de détermination tel que décrit ci-dessus, ledit dispositif comportant :
- un colorimètre configuré pour mesurer des valeurs de composantes de la couleur d’une zone d’un substrat revêtu ;
- un module de calcul dudit écart de couleur configuré pour calculer ledit écart de couleur entre la couleur représentée par les composantes mesurées par le colorimètre et une couleur d’une zone de référence d’un substrat non revêtu ;
- une base de données comportant une pluralité de valeurs d’écart de couleur déterminées et une pluralité de valeurs déterminées d’épaisseur de revêtement sur un substrat revêtu, chacune des valeurs déterminées d’épaisseur de revêtement correspond à une valeur déterminée d’écart de couleur ; et
- un module de comparaison et de détermination configuré pour comparer la valeur de l’écart de couleur avec chacune des valeurs d’écart de couleur déterminées et déterminer l’épaisseur du revêtement sur le substrat revêtu lorsque la valeur de l’écart de couleur est sensiblement égale à la valeur d’écart de couleur déterminée.
Avantageusement, le colorimètre est également configuré pour mesurer des composantes de référence de la couleur d’une zone d’un substrat non revêtu.
L’invention concerne, par ailleurs, un procédé de fabrication d’une aube en matériau composite à bord d’attaque métallique rapporté pour une turbomachine d’aéronef, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- une étape de réalisation d’une aube en matériau composite ;
- une étape d’application d’un primaire sur une portion de bord d’attaque d’aube en matériau composite destinée à recevoir un renfort métallique ; et
- une étape de collage du renfort métallique sur l’aube,
caractérisé en ce qu’il comprend, entre l’étape d’application du primaire et l’étape de collage, la détermination de l’épaisseur du primaire conformément au procédé de détermination tel que décrit ci-dessus.
Ladite portion de bord d’attaque est de préférence une cavité de ce bord d’attaque.
La présente invention concerne, en outre, l’application du procédé de fabrication exposé ci-dessus à la fabrication d’une aube de soufflante, d’une aube directrice de sortie, d’une aube directrice d’entrée ou d’une aube à angle de calage variable pour une turbomachine d’aéronef.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
La est un exemple de la couleur d’un substrat revêtu pour, de gauche à droite, un nombre croissant de couche de revêtement.
La représente un système de coordonnées (a,b,L) de couleurs dans le référentiel CIELAB.
La représente une projection du système de coordonnées (a,b,L) de couleurs du référentiel CIELAB.
La représente une variation d’écart de couleur en fonction d’une épaisseur de revêtement de substrat pour trois nuanciers différents.
La représente trois échantillons différents de zones de référence de substrat sans revêtement.
La représente la variation d’écart de couleur en fonction d’une épaisseur de revêtement de substrat pour trois zones de référence différentes.
La représente un procédé de détermination d’épaisseur selon l’invention.
La représente un écart de couleur selon un mode de réalisation de l’invention en fonction de l’épaisseur de revêtement d’un substrat pour trois nuanciers différents.
La représente la variation d’un écart de couleur selon un mode de réalisation de l’invention en fonction de l’épaisseur de revêtement d’un substrat obtenue à partir de trois zones de références d’échantillons différents.
La représente la variation de la composante ap de couleur en fonction de l’épaisseur de revêtement d’un substrat pour trois nuanciers différents
La représente la variation de la composante bp de couleur en fonction de l’épaisseur de revêtement d’un substrat pour trois nuanciers différents.
La représente un dispositif de détermination selon un mode de réalisation de l’invention.
La représente un procédé de fabrication selon l’invention.

Claims (9)

  1. Procédé de détermination de l’épaisseur d’un revêtement (25) à la surface d’un substrat (26) revêtu, ledit procédé comprenant la succession d’étapes suivantes :
    - une première étape (E1) de mesure, mise en œuvre par un colorimètre (21), des composantes (ap, bp) d’une couleur d’une zone du substrat (26) revêtu ;
    - une étape (E3) de calcul d’un écart de couleur ( ) entre la couleur représentée par les composantes mesurées à la première étape (E1) de mesure et une couleur d’une zone de référence (R0, R1, R2) d’un substrat non revêtu, ladite couleur étant représentée par des composantes de référence (aref, bref) ;
    - une étape (E4) de comparaison de la valeur de l’écart de couleur calculée avec des valeurs d’écart de couleur déterminées comprises dans une base de données (27), chacune desdites valeurs d’écart de couleur déterminées correspondant à une valeur déterminée d’épaisseur (e) d’un revêtement (25) sur un substrat (26) revêtu ; et
    - une étape (E5) de détermination de l’épaisseur (e) du revêtement (25) sur le substrat (26) revêtu lorsque la valeur de l’écart de couleur est sensiblement égale à la valeur d’écart de couleur déterminée,
    ledit procédé étant caractérisé en ce que ledit écart de couleur est définie par
    .
  2. Procédé de détermination selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend, également, une seconde étape (E2) de mesure, mise en œuvre par un colorimètre (21), des composantes de référence (aref, bref) de la couleur d’une zone d’un substrat non revêtu.
  3. Procédé de détermination selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu’une couleur est définie par une moyenne d’au moins cinq mesures des composantes (ap, bp, aref, bref) de couleur d’une zone de substrat.
  4. Procédé de détermination selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (26) est une pièce métallique.
  5. Procédé de détermination selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement (25) est un primaire configuré pour permettre le collage d’une pièce métallique sur une pièce en matériau composite.
  6. Dispositif de détermination de l’épaisseur (e) d’un revêtement (25) à la surface du substrat (26) revêtu, pour la mise en œuvre d’un procédé de détermination selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit dispositif (20) comportant :
    - un colorimètre (21) configuré pour mesurer des valeurs de composantes (ap, bp) de la couleur d’une zone d’un substrat (26) revêtu ;
    - un module de calcul (22) dudit écart de couleur ( ) configuré pour calculer ledit écart de couleur ( ) entre la couleur représentée par les composantes (ap, bp) mesurées par le colorimètre (21) et une couleur d’une zone de référence (R0, R1, R2) d’un substrat non revêtu ;
    - une base de données (27) comportant une pluralité de valeurs d’écart de couleur ( ) déterminées et une pluralité de valeurs déterminées d’épaisseur (e) de revêtement (25) sur un substrat (26) revêtu, chacune des valeurs déterminées d’épaisseur (e) de revêtement (25) correspond à une valeur déterminée d’écart de couleur ( ) ; et
    - un module de comparaison et de détermination (23) configuré pour comparer la valeur de l’écart de couleur ( ) avec chacune des valeurs déterminée d’écart de couleur ( ) et déterminer l’épaisseur (e) du revêtement (25) sur le substrat (26) revêtu lorsque la valeur de l’écart de couleur ( ) est sensiblement égale à une des valeurs déterminées d’écart de couleur ( ).
  7. Dispositif de détermination selon la revendication 6, caractérisé en ce que le colorimètre (21) est également configuré pour mesurer des composantes de référence (aref, bref) de la couleur d’une zone d’un substrat non revêtu.
  8. Procédé de fabrication d’une aube en matériau composite à bord d’attaque métallique rapporté pour une turbomachine d’aéronef, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
    - une étape (EA) de réalisation d’une aube en matériau composite ;
    - une étape (EB) d’application d’un primaire sur une portion de bord d’attaque d’aube en matériau composite destinée à recevoir un renfort métallique ; et
    - une étape (ED) de collage du renfort métallique sur l’aube,
    caractérisé en ce qu’il comprend, entre l’étape d’application du primaire et l’étape de collage, la détermination de l’épaisseur du primaire conformément au procédé de détermination (EC) selon la revendication 5.
  9. Application du procédé de fabrication selon la revendication 8 à la fabrication d’une aube de soufflante, d’une aube directrice de sortie, d’une aube directrice d’entrée ou d’une aube à angle de calage variable pour une turbomachine d’aéronef.
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