LU87193A1 - Procede de mesure de la resistance a l'abrasion de la rugosite d'une surface metallique - Google Patents

Description

ο _ ^ ^ -r C.JüOd 1 Ql Λ GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG ' 3 _ _ _ ......l................!...........y ^ -, . , t iVLonsieur le Mimstre \ du 7.......avril........1..9..8.8...................... wFaki de l’Économie et des Classes Moyennes

Service de la Propriété Intellectuelle

Titre délivré----|.......||| LUXEMB0UR0

Demande de Brevet d’invention '....................................................------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ (1) I. Requête »

Le CENTRE DE......RECHERCHES......METALLURGIQUES-CENTRUM VQQR......RESEARCH (2) IN......DE.....METALLURGIE.association......sans but lucratif-vereniging......zonder wins.ts..Q.gffl.e.rk.,...4.Z.,...„xu!g............B.r.yxfî..l..l.e..s„r.E.e..l.gi.au.e...,,™r.e.pr.é.s..en.té par Maître Alain RUKAVINA, avocat-avoué, demeurant à.....Luxembourg) i.QA.i........bouisYar.d.......d.e.......l.a......E.o..ir.e.................................................................................:........................................................:.........................................................................

déposant)ce sept avril......1900.......quatre-vingt-huit........................................................................................._ ( 4) à 1.5.·. 00...........heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant: ...............................-........-.........................................................................................................-............................................................................................................................................................................... (5) "ProG.édé.......de.......m.e..s.ur.e.......d.e....ia.....r.é.s.i.s.t.anc.e.......à.......li..abras.i.o.n......de—Xa..-XiUgo.sXt.é·· d'une surface métallique11___________________________________________________’__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. la description en langue_____________i.ânç.ai.se..................................................de l’invention en trois exemplaires; 3. .//.deux..................................planches de dessin, en trois exemplaires;· 4. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le .7 avr il—15.8.8__________________; 5. la délégation de pouvoir, datée de............B..£.UX.S..1.1.!8JS_____________________________________________ le 2.2 mar s „1.98.8___________________; 6. le document d’ayant cause (autorisation); déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont): ( 6)

Mpn.s.i.e.ur...:...J..a.C..qu.e..s......HAL.LE.UZ..,.„.....3..4..,......r.ue.......S.ur......l..e.s-Rorh.es..r.-.4.5..4.0_ ¥.i.s.é..»,......Es.l.gi4ue____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ revendique(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de ( 7) ..........brevet d' invention_________________________________déposéc(s)en(8) ,_B_eJ.gjLqu.e__________________________ le(9)................8 avril 1987.......................................................................................................................................

sous le N° (10) _______Q.8.ZQ.Q.â.Z.2.___________________________________________________________________________________________________ au nom de (11).......dip.Q.S.S,h±..........................................................................................................................................

élit(élisent) domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg_________________________ 10A, boulevard de la Foire_______________________________________________________________ (12) sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, avec ajournement de cette délivrance à.....................LL___________________________________________________________________________________mois. (13)

Le dipdsant / mandataire:...............................................;....................................................q____________________________________________________________L...... '(14) / I /1 b-'' ^ Π. Procès-verbal de Dépôt

La susdiuraemande de brevet d’invention a éjté déposée au Ministère de l'Économie et des Classes Moyennes, ^rvice de la Propriété fateyeett^tte^uxembourg, en date du: 7 avril 1988 /^ V \ Pt le Ministre de l’Économie et des Classes Moyennes, à ..T..15.....Q.Û.......heures iS Su - _ ' _ ΛλΜ· - - : 1 Le chef du servicej^pla propriété intellectuelle, A68ÖÖ7 -_ ~ _I_ EXPLICATIONS RELATIVES AU FORMUÎÎWiiàgg^àT - 1 / ^ (1) s’il y a lieu "Demande de certificat d’addition au brevet principal, à la demande de brevet principal No......[Jr.... du..........."-(2) inscrire les nom, prénom, profession, adresse du demandeur, lorsque celui-ci est un particulier ou tes dénomination sociale, forme juridique, adresse du siege social, lorsque le demandeur est une personne morale -(3) inscrire · “les nom, prénom, adresse du mandataire agréé, conseilmpropriété industrielle, muni d’un pouvoir spécial, s’il y a lieu: "représenté par............agissant en qualitédemandataire" - (4) date de dépôt en toutes lettres - (5) titre de l’invention - (6) inscrirétea noms, prénoms, adresses des inventeurs-ôu4’indicntron "(voir) désignation séparée (suivra)”, lorsque la désignation se fait ou se fera dans un document séparé, ou encore l'indication "ne pas mentionner", lorsque l'inventeur signe ou signera un document de non-mention à joindre à une désignation séparée présente ou future - (7) brevet, certificat d’addition, modèle d’utilité, brevet européeri(CBÉ), protection internationale (PCT) - (8) Etat dans lequel le premier dépôt a été effectué J.Si &3 » T ( s ------ /'

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Revendicnîlrn do !s nriorits c 2394/8704.

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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à L'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION en BELGIQUE

au nom de : CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES - CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE, Association sans but Lucratif -Vereniging zonder winstoogmerk à Bruxelles, (Belgique) pour : "Procédé de mesure de La résistance à L'abrasion de La rugosité d'une surface métalLique".

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Procédé de mesure de la résistance à 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, présentant une multitude de sites rugueux formés au moyen d'un faisceau laser intermittent.

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On sait que la rugosité d'une tôle d'emboutissage, ainsi que les propriétés qui en dépendent, est conditionnée par la rugosité de la surface de travail des cylindres utilisés pour effectuer,avec un faible taux de réduction, la dernière passe de laminage de cette tôle.

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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 rugosité particulière très intéressante. Cette rugosité se compose d'une multitude de sites formés par un faisceau laser intermittent et ré-15 partis sur la surface du cylindre. Chaque site est constitué par un cratère central entouré d'un bourrelet généralement asymétrique 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 refoulé vers la périphérie de la 20 zone fondue. Il est ainsi constitué de métal trempé, et par conséquent très dur, qui permet d'imprimer des creux ou vallées correspondants dans la surface de la tôle lors du laminage.

La résistance de ces bourrelets à l'arrachement et à l'usure, c'est-à-25 dire à l'abrasion au cours du laminage conditionne la constance de la rugosité appliquée aux tôles laminées.

‘ / f - 2 - L'objectif de la présente invention est de proposer une méthode permettant d'apprécier, de façon simple, la résistance à l'abrasion des bourrelets formés au moyen d'un faisceau laser intermittent en particulier à la surface d'un cylindre de laminoir.

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Conformément à la présente invention, le procédé de mesure de la résistance à l'abrasion de la rugosité d'une surface métallique présentant une multitude de sites rugueux formés au moyen d'un faisceau laser intermittent et comprenant chacun un cratère central et un bourrelet 10 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 présents sur cette surface, et en ce que l'on mesure la force qu'il faut appliquer audit outil de coupe pour assurer 15 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 20 pénétrer dans la surface proprement dite. Cette charge est de préférence constante et orientée suivant une direction perpendiculaire à ladite surface.

Lorsqu'il se déplace le long de la surface, conformément à l'invention, 25 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, 30 selon l'adhérence du bourrelet à la surface.

Lorsque le bourrelet adhère mal à la surface, un effort relativement faible suffit pour l'arracher de la surface sans pénétration importante de l'outil dans le bourrelet.

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Au contraire, si la base du bourrelet est bien soudée à la surface, la pointe de l'outil de coupe pénètre dans le bourrelet et y trace un sillon. La force nécessaire à cet effet dépend du volume de métal à traverser, ainsi que de la forme de la section transversale du bourrelet.

5

Le volume de métal rejeté hors du cratère central et constituant le bourrelet peut notamment être exprimé par le volume moyen Vç du cratère correspondant, que l'on définit, à un facteur près, comme étant égal au produit de la profondeur du cratère par le carré de sa largeur L^ au 10 niveau de ladite surface.

La section du bourrelet est caractérisée par un facteur de forme HD/Ln

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qui correspond au rapport entre sa hauteur et sa largeur mesurée le long de la trajectoire de la pointe de l'outil de coupe.

15

Selon l'invention, la valeur mesurée de la force requise pour que l'outil de coupe traverse un bourrelet permet d'apprécier l'adhérence du bourrelet considéré à la surface; on peut ainsi contrôler la qualité du marquage superficiel et par conséquent le réglage des paramètres du 20 faisceau laser.

L'invention va maintenant être décrite d'une manière plus détaillée en faisant référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple, dans lesquels la 25 Figure 1 représente schématiquement 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 30 Figure 3 montre le profil moyen d'un cratère et d'un bourrelet correspondant; la

Figure A présente des courbes de référence de F^ pour différentes valeurs du rapport Hg/L^; et la

Figure 5 illustre l'influence de la largeur du bourrelet sur la valeur 35 de F .

m t- : - ίχ -

En raison de l'importance de cette application, la description qui suit se réfère particulièrement à un cylindre de laminoir. Il est entendu cependant qu'il n'en résulte aucune limitation de la portée de la présente invention.

5

La figure 1 rappelle schématiquement la forme et le profil d'un site rugueux formé dans la surface d'un cylindre de laminoir 1 au moyen d'une impulsion laser. Ce site rugueux se compose d'un cratère 2 entouré d'un bourrelet 3, et il imprime dans la tôle 4 une empreinte 10 constituée d'une vallée 3 entourant un plateau 6.

Une série de tels sites rugueux est illustrée, en coupe, dans la figure 2 qui montre schématiquement le principe de la méthode de mesure conforme à la présente invention. La ligne en trait mixte 7 symbolise le 15 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 à la direction de l'impulsion laser qui les a fait naître, notamment en raison du' mouvement de la surface pendant l'opération de 20 marquage. Il en résulte que la forme et les dimensions de la section du bourrelet ne sont pas constantes tout autour du cratère. Il va de soi que c'est la partie la plus massive des bourrelets qui offre la plus grande résistance à l'avancement de l'outil de coupe.

25 L'outil de coupe 8 est appliqué à la surface du cylindre avec une charge P; généralement 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, 30 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 présente de préférence une section transversale suffisamment étroite pour n'enta-35 mer, 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 & - 5 - 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.

5 La représentation de la figure 2 correspond au cas où 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 10 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 Vg du bourrelet coupé par l'outil de coupe 8, et d'autre part de 15 la forme de la section du bourrelet caractérisée par le rapport Hg/Lg. Ces paramètres ont été définis plus haut et ils sont illustrés dans la figure 3, qui présente le profil moyen d'un cratère et de la partie massive du bourrelet correspondant.

20 Pour caractériser la résistance à l'abrasion d'un bourrelet, il a été jugé intéressant de la relier à la valeur moyenne F^ de la force F correspondant à ce bourrelet; cette valeur moyenne est aisément déterminée à partir de la courbe de variation de la force F illustrée, à titre d'exemple, dans la figure 2.

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Les essais ont montré que cette force F^ dépendait essentiellement du volume occupé par ce bourrelet, ce volume étant lui-même pratiquement égal au volume Vg du cratère correspondant. Conformément à la figure 3, ce volume peut être estimé, à un facteur constant près, à la valeur du ? 30 produit Pg . Lg.

Lorsque la taille des cratères s'accroît, le volume du bourrelet augmente sensiblement dans la même mesure; il en résulte un accroissement de la force F^ correspondante, car l'outil de coupe doit traverser un 35 volume croissant de matière.

* - 6 - t <

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 être modifiée par l'action d'un jet de gaz, tel que l'oxygène, pendant le processus de marquage de la surface. En 5 particulier, la force F^ augmente avec la pente moyenne du bourrelet, exprimée par le rapport Hg/Lg.

Dans la figure 4, on a représenté une série de courbes de référence donnant la valeur de la force movenne F , en Newtons, en fonction du 2 5 m 10 volume P g · Lg, en 10 . pm3, chaque courbe étant caractérisée par une valeur constante du rapport HD/LD. L'ensemble de ces courbes est re-

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latif à des textures dont les bourrelets sont bien soudés à la surface. On peut ainsi contrôler la résistance à l'arrachement des bourrelets d'une texture donnée pour laquelle on connaît la valeur du rapport 15 Hg/Lg, en comparant les valeurs de F^ pour cette surface avec les valeurs de la courbe de référence correspondante.

Le procédé de l'invention permet également de confirmer l'importance de la largeur Lg du bourrelet. Si cette largeur est telle que le bourrelet 20 s'étende au-delà de la zone échauffée par l'impulsion laser, il adhère mal à la surface et présente une faible résistance à l'arrachement. La figure 5 indique les valeurs de la force F^ relatives à des bourrelets de largeurs Lg supérieures à 120 μπ», c'est-à-dire débordant assez largement de la zone échauffée. Les faibles valeurs de F , qui sont 25 toutes situées en-dessous de la courbe de référence correspondant aux rapports Hg/Lg respectifs, indiquent que ces bourrelets adhèrent mal à la surface. Un examen de ces textures au microscope révèle que la majorité de ces bourrelets ont été décollés de la surface par l'outil de coupe qui se déplace.

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Le procédé de l'invention permet de préciser la meilleure résistance à l'arrachement que l'on peut attendre d'une texture déterminée et de montrer les valeurs limites des paramètres des cratères et des bourrelets moyens, au-delà desquelles la texture n'est plus suffisamment 35 résistante à l'abrasion. Il permet en outre de comparer les comportements de différentes textures.

Claims (5)

1. Procédé de mesure de la résistance à l'abrasion de la rugosité d'une surface présentant une multitude de sites rugueux formés au moyen d'un faisceau laser intermittent et présentant chacun un cratère central et un bourrelet entourant ledit cratère, caractérisé en ce que l'on ap- 5 plique 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 présents sur cette surface, et en ce que l'on mesure la force qu'il faut appliquer audit outil de coupe pour assurer ledit déplacement. 10

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on applique ledit outil de coupe sur la surface avec une charge qui est suffisante pour qu'il ne soit pas repoussé vers le haut par les bourrelets qu'il rencontre pendant son déplacement, mais qui est insuffisante pour 15 le faire pénétrer dans la surface proprement dite.

3. Procédé de mesure suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on mesure les dimensions de la section d’un bourrelet, en ce que l'on mesure la force requise pour le franchissement dudit 20 bourrelet, en ce que l'on détermine la valeur moyenne de ladite force pendant le franchissement dudit bourrelet et en ce que, par comparaison avec des courbes de référence correspondant auxdites dimensions de la section du bourrelet, on en déduit la résistance à l'arrachement dudit bourrelet. 25

4. Procédé de mesure suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'on règle les conditions de formation desdits sites rugueux de telle façon que la résistance à l'arrachement dudit bourrelet, exprimée par ladite valeur moyenne, soit au moins égale à celle qui est fournie par 30 la courbe de référence correspondante.

5. Procédé de mesure suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite surface métallique est la surface de travail d'un cylindre de laminoir.