R´ esultats de quantification du lignage apr` es traction sens DT

Le code a ´et´e appliqu´e aux images de pierrage de 16 mati`eres pr´esentant des morpho- logies de rugosit´e diff´erentes (voir annexe D) dont les ´evaluations visuelles ont permis de distinguer trois niveaux de lignage : 5 images Faible, 6 images Moyen et 5 images Fort.

Les graphiques de la figure 3.18 repr´esentent sous forme d’histogrammes les notes glo- bales, ainsi que le d´etail des contributions des ph´enom`enes macroscopiques de lignage pur et de rugosit´e grossi`ere. Le code couleur - vert, orange, rouge - correspond respectivement aux mati`eres `a - Faible, Moyen et Fort - niveau de lignage.

Les notes globales montrent un bon accord avec les trois classes de niveau de lignage. La distribution des 16 notes globales se montre assez graduelle, c’est pourquoi les tran- sitions entre deux classes sont difficiles `a d´efinir, en particulier pour le passage entre les classes Faible et Moyen.

La classe Faible est caract´eris´ee par une tr`es bonne homog´en´eit´e dans les notes glo- bales et surtout dans les notes de contributions individuelles. Elle contient uniquement des mati`eres pr´esentant des composantes de lignage pur de basse intensit´e associ´ees `a des composantes de rugosit´e grossi`ere ´elev´ees. La classe des mati`eres `a Fort niveau adopte exactement le sch´ema inverse.

En revanche, la classe des niveaux interm´ediaires (Moyen) contient la plus grande

dispersion des contributions individuelles. Les deux types de morphologie de rugosit´e

diff´erenci´es lors de l’examen visuel de la surface des mati`eres ressortent clairement dans les notes des contributions individuelles calcul´ees :

• Les mati`eres Moyen1 et Moyen4 qui regroupent en mˆeme temps des contributions ´

elev´ees par le lignage pur et la rugosit´e globulaire. Les notes interm´edaires dues `a la rugosit´e grossi`ere ont les mˆemes valeurs que celles rencontr´ees dans la classe Faible. • Les surfaces des mati`eres Moyen2, Moyen3, Moyen5 et Moyen6 re¸coivent un apport des deux ph´enom`enes de rugosit´e, mais dans des intensit´es tr`es faibles. La contri- bution du lignage pur est ´equivalente `a celle des mati`eres de la classe Faible, et la contribution de la rugosit´e globulaire a le mˆeme niveau que dans les mati`eres de la classe Fort.

3.3. ANALYSE DE LA RUGOSIT ´E DE SURFACE APR`ES TRACTION

Notes globales en fonction du niveau de lignage estim´e visuellement

Contribution du lignage pur en fonction du niveau de lignage estim´e visuellement

Contribution de la rugosit´e grossi`ere en fonction du niveau de lignage visuel

Figure 3.18: Notes globales et d´etails des contributions calcul´ees par le code de quantification `

CHAPITRE 3. CARACT ´ERISATION ET QUANTIFICATION DU LIGNAGE

La figure 3.19 montre un bon accord entre les notes globales calcul´ees et les trois classes de niveau de lignage visuelles. Avec les param`etres de l’algorithme que nous avons utilis´es (longueurs d’onde caract´eristiques), il est possible de d´elimiter les trois classes de lignage avec deux notes globales critiques. Ainsi, les mati`eres qui poss´edent une note inf´erieure `

a 0.50 pr´esentent une morphologie de rugosit´e de surface qui est peu ou pas lign´ee. De l’autre cˆot´e, les mati`eres dont la note est sup´erieure `a 1.75 poss`edent des niveaux de lignage forts et ne passeront par les ´evalutions visuelles des clients. Enfin, entre 0.50 et 1.75 figurent les mati`eres dont le niveau de lignage est interm´ediaire `a cause, soit d’une rugosit´e de surface mixte, soit d’une densit´e de lignes basses et d’un contraste diffus.

Figure 3.19: Comparaison entre les notes globales calcul´ees par le code de quantification et les trois cat´egories de lignage ´etablies visuellement

3.3. ANALYSE DE LA RUGOSIT ´E DE SURFACE APR`ES TRACTION

Conclusion

L’´etude de la rugosit´e de surface ont ´et´e rendues possibles grˆace `a l’utilisation de deux techniques d’acquisition : la microscopie laser confocale et le pierrage.

La topologie de surface a pu ˆetre enregistr´ee grˆace `a un dispositif de microscopie laser confocale qui correspond `a la mesure discr`ete des altitudes relatives de zones de petites tailles.

Le pierrage, en revanche, privil´egie le caract`ere morphologique et macroscopique des motifs de rugosit´e par rapport `a leurs altitudes. Cette m´ethode est rapide et ais´ee `a mettre en œuvre mais la r´esolution spatiale des informations obtenues est relativement faible.

L’observation visuelle de l’aspect de surface de 16 tˆoles en aluminium AA6016 apr`es

15% de d´eformation par traction selon DT a permis de r´ealiser un classement en trois

groupes en fonction du niveau de lignage ressenti : Faible, Moyen et Fort.

La comparaison topologique de ces rugosit´es de surface a montr´e que les diff´erences d’altitudes maximales pouvaient varier du simple au double selon les mati`eres (de 7µm `a 15µm), mais que l’amplitude de la rugosit´e n’´etait pas directement reli´ee avec son niveau de lignage. De plus, le sens de la traction a affect´e bien plus fortement la morphologie des motifs que leurs amplitudes relatives. Dans ces conditions, les informations provenant du pierrage se sont r´evel´ees plus pertinentes pour la caract´erisation du lignage que les donn´ees form´ees par les distributions spatiales des altitudes.

Un manque de m´ethodes adapt´ees `a la quantification du lignage s’est fait ressentir, et peut s’expliquer par la diversit´e des morphologies de surface existantes. Face `a ce constat, une m´ethode originale d’analyse morphologique utilisant les propri´et´es particuli`eres de l’espace de Fourier a ´et´e d´evelopp´ee par nos soins. Elle consiste `a calculer la densit´e de

puissance spectrale APSD `a partir d’une image de pierrage qui constitue les donn´ees

d’entr´ee. Cette fonction math´ematique donne acc`es `a la distribution normalis´ee du signal en fonction des fr´equences spatiales de ses composantes.

L’´etude pr´eliminaire a confirm´e que les images de pierrage poss`edaient une qualit´e et une r´ep´etabilit´e suffisantes pour leur emploi. Toutefois, un certain nombre de contraintes sur les donn´ees d’entr´ee doit ˆetre respect´e : la r´esolution spatiale des donn´ees `a analyser doit ˆetre suffisament bonne (inf´erieure `a 200µm/pixel), et leur taille ne doit pas ˆetre inf´erieure `a 30mm selon DT et 15mm selon DL. Ces conditions sont relativement strictes mais elles doivent imp´erativement ˆetre respect´ees afin d’obtenir une description fiable et comparable des ph´enom`enes de rugosit´e.

Ainsi, la caract´erisation de l’aspect de surface des 16 mati`eres a mis en lumi`ere la co-

existence de deux composantes principales macroscopiques de rugosit´e : une composante

CHAPITRE 3. CARACT ´ERISATION ET QUANTIFICATION DU LIGNAGE

tionnelle d’extension selon DL correspondant `a du lignage pur. La surface des mati`eres de la classe Faible est uniquement form´ee par la composante de rugosit´e grossi`ere, alors que celle des mati`eres de la classe Fort pr´esente une pr´edominance de la composante di- rectionnelle. En revanche, les rugosit´es de surface des mati`eres `a niveau de lignage Moyen peuvent ˆetre s´epar´ees en deux sous-cat´egories. Il y a d’un cˆot´e des rugosit´es de surface qui sont proches de celles appartenant `a la classe Fort, c’est `a dire directionnelles mais avec des densit´es et des dimensions bien plus petites. Et de l’autre cˆot´e, des mati`eres qui offrent une morphologie de surface mixte constitu´ee d’un m´elange des composantes caract´eris- tiques des classes Faible et Fort, c’est `a dire associant une composante unidirectionnelle et une composante globulaire.

Notre m´ethode a permis la quantification des contributions individuelles de la rugosit´e grossi`ere et du lignage pur `a l’aide de leurs dimensions spatiales propres. La note globale a donc ´et´e construite par le rapport entre les contributions du lignage pur et de la rugosit´e grossi`ere pour prendre en compte les morphologies de rugosit´e mixtes.

Les r´esultats de quantification du lignage obtenus par notre code ont montr´e une

bonne corr´elation avec les trois classes visuelles, et en particulier avec la classe interm´e- diaire Moyen pr´esentant les morphologies les plus complexes. Ainsi, avec les valeurs de param`etres fix´ees dans ce manuscrit, les notes globales fronti`eres sont de 0.50 entre les classes Faible/Moyen et de 1.75 entre les classes Moyen/Fort.

Chapitre 4

Investigation microstructurale

Sommaire

4.1 M´ethodes exp´erimentales . . . 55