Caractérisation du roping et détermination du grade du roping

Le ropping sur alluminium (AL) est un phénomène de structuration de surface sur les tôles d'alliage automobile et les panneaux de carrosserie. Un critère de qualité connexe est la formation de la peau d'orange, qui est essentiellement l'ondulation indésirable des surfaces. L'apparition de roping ou de stries est un défaut visuel qui peut être quantifié en mesurant de grandes surfaces à l'aide de profileurs de surface 3D de Polytec pour une caractérisation sans contact, fiable et reproductible de l'état de roping.

Roping est un aspect de surface des tôles AL pour les panneaux de carrosserie des voitures

Outre d'autres avantages, les alliages d'aluminium permettent des conceptions structurelles légères et des solutions innovantes pour la réduction du poids dans les applications automobiles. Par conséquent, la demande d'alliages d'aluminium augmente rapidement pour les applications où le rapport résistance/poids est critique. Les producteurs d'aluminium fournissent au marché des alliages d'aluminium non finis qui doivent être laminés, étirés et pressés pour obtenir la forme appropriée. Les opérations de formage modifient la structure du grain des alliages, ce qui entraîne une augmentation de la rugosité de la surface et un aspect "peau d'orange".

Cause des strucutres Roping

Dans certaines conditions, la rugosité de la surface peut se consolider en bandes plus larges ou en structures de "roping" qui apparaissent parallèlement à la direction de laminage et perpendiculairement à la direction d'étirement. En règle générale, la largeur des structures est comprise entre 0,2 et 2 mm, et leur longueur entre 10 et 30 mm. Les structures de roping peuvent être identifiées visuellement et détruisent l'aspect de la surface.

Détermination du degré de roping à l'aide du paramètre Sa

Après le laminage et l'étirement d'une tôle d'alliage d'aluminium, la rugosité de la surface augmente souvent et des structures de roping apparaissent. Les paramètres de texture en S (c'est-à-dire Sa, Sq) conformes à la norme ISO 25178 peuvent être utilisés pour caractériser cette nouvelle rugosité de surface. Hotz et al ont publié leurs résultats de caractérisation en utilisant le paramètre Sa. Le paramètre Sa décrit l'écart moyen par rapport au niveau des moindres carrés et correspond aux paramètres Ra, Wa ou Pa pour la caractérisation des lignes. En général, les paramètres de texture S sont définis pour les surfaces à échelle limitée. Toutefois, la norme ISO 25178-700 autorise des limitations d'échelle orientées vers l'application pour le calcul des paramètres de texture S. Étant donné que les structures de cordage ont des largeurs de plusieurs millimètres, le paramètre Sa peut être calculé pour des structures de taille limitée.

1 W. Hotz, R. Müller, J. Timm, “Ropingmessung an Aluminium-Automobilaussenhautblech”, Tagungsband Werkstoffprüfung 2009: Fortschritte der Kennwertermittlung für Forschung und Praxis, eds. M. Borsutzki, S. Geisler, Stahleisen Verlag, Düsseldorf (2009) 365–370.

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Détermination du niveau de Roping à l'aide d'empreintes

La recommandation VDA 239-400 de l'Association allemande de l'industrie automobile (GAAI), qui utilise une empreinte de la surface, peut être appliquée comme deuxième approche pour déterminer la qualité du Roping. La méthode de l'empreinte présente de nombreuses similitudes avec la réalisation d'une copie d'une carte de crédit avec des structures de caractères en relief, en plaçant un papier sur les structures et en frottant avec un crayon pour rendre les surfaces de caractères en relief visibles : les zones profondes restent brillantes et les zones hautes sont assombries. À l'aide d'un ruban adhésif spécialement préparé, une empreinte est prise et scannée à 300 dpi pour former une image en gris. À cette résolution, les petites structures (rugosité) qui ne sont pas pertinentes sont filtrées et ne sont plus reconnaissables. Les valeurs des niveaux de gris sont des indicateurs des hauteurs lorsque le processus d'impression est effectué correctement. L'image grise est évaluée par un logiciel qui calcule le degré d'enchevêtrement sur la base d'une norme allant de 0 (pas d'enchevêtrement) à 9 (enchevêtrement très important). Bien que cette approche semble simple, elle demande beaucoup de travail et de temps, manque de précision et est sujette aux erreurs. L'utilisation des interféromètres à lumière blanche TopMap de Polytec permet d'éliminer ces inconvénients.

Pour que les résultats des mesures soient comparables à la norme GAAI, les profileurs de surface TopMap sont dotés d'un algorithme permettant de préparer et d'exporter les données en vue d'un traitement ultérieur pour la détermination de la qualité de l'enrubannage. En outre, le logiciel de métrologie de surface intégré calcule le paramètre RK conformément à la norme VDA 239-400 GAAI.

Étude de faisabilité et quantification des structures de roping sur un alliage d'aluminium