Etat de surface des pièces : rugosité et stade de traitement

de traitement

Afin de déterminer l’impact de l’état de surface des pièces traitées sur le volume entraîné, l’influence de la rugosité des pièces a été étudiée. Pour cela, 3 pièces plates de forme et de taille identiques mais de rugosité a priori différente ont été utilisées. De plus, afin de déterminer si le stade de traitement influence de manière significative la rugosité de la pièce et si la modification de la surface de la pièce liée au revêtement a un impact sur l’entraînement, nous avons également étudié le stade de traitement des pièces c'est-à-dire : les pièces brutes, après le décapage, après le zincage puis la pièce finie en sortie de chaîne (pièces chromées).

III.2.1

Protocole expérimental

Les 3 pièces utilisées, nommées 11, 12 et 13, sont trois plaques de forme et de taille identiques, en acier et de dimensions 100x30x1 mm mais dont la rugosité semble légèrement différente. La rugosité des pièces a été estimée par la mesure du paramètre Ra qui est égal à la moyenne des valeurs absolues des altitudes par rapport à la ligne médiane des différents points constituant le profil de rugosité à l’intérieur d’une longueur de base (figure 16). Ce paramètre ‘moyen’ permet de donner une indication générale résumant les autres paramètres de rugosité (Rp, Rmax et Rc) d’une surface donnée et est par conséquent le plus utilisé dans la littérature [PALU, 2002]. C’est pourquoi le paramètre de rugosité Ra a été choisi pour caractériser les surfaces des pièces dans le cadre de notre étude.

Figure 16. Profil de rugosité et paramètres de rugosité [PALU, 2002]

Ra a été déterminé à l’aide du rugosimètre portable SURFTEST SJ201 avec une longueur d’évaluation de 0,8 mm, répétée cinq fois. Dix-huit mesures de rugosité ont été réalisées pour chaque pièce selon le schéma de la figure 17 (mesures sur les deux faces des pièces).

Figure 17. Emplacement des mesures de rugosité

Les expériences nécessaires pour la mesure de l’entraînement se sont déroulées à l’échelle laboratoire. Comme cela a été décrit dans le protocole expérimental général (chapitre 2), les pièces brutes sont plongées dans un premier bécher (BT) simulant un bain de traitement et contenant une solution concentrée à 1,5 g/L de nitrite de sodium soit 1,0941 g/L d’ions nitrite. Elles sont ensuite égouttées puis transférées dans un deuxième bécher simulant le bain de rinçage (BR1) d’une contenance de 0,5 L contenant de l’eau distillée et agité sans vortex à l’aide d’un agitateur magnétique. La concentration en ions nitrites de BR1 est alors mesurée par spectrométrie d’absorption moléculaire, ce qui permet de déterminer l’entraînement de la pièce étudiée grâce à l’équation 1 avec CBRi=0 (équation 13).

Equation 13.

S

c

V

c

e

.

.

=

CBRf : la concentration finale dans le bain de rinçage (mg/L) CBT : la concentration dans le bain de traitement. (mg/L) S : la surface entraînante (m²) (pièce + portant)

1 0 0 m m 30 mm

Les mêmes expériences sont réalisées pour chaque stade de traitement selon les étapes décrites figure 18.

Pièces brutes 11, 12 et 13

Mesure du paramètre de rugosité Ra Mesure de l’entraînement à l’échelle laboratoire

Pièces décapées 11, 12 et 13 Décapage des pièces

Mesure du paramètre de rugosité Ra Mesure de l’entraînement à l’échelle laboratoire

Mesure du paramètre de rugosité Ra Mesure de l’entraînement à l’échelle laboratoire

Pièces zinguées 11, 12 et 13 Zingage des pièces

Mesure du paramètre de rugosité Ra Mesure de l’entraînement à l’échelle laboratoire

Pièces chromées 11, 12 et 13 Chromatation des

pièces

Figure 18. Protocole d’estimation de l’impact de l’état de surface des pièces sur

l’entraînement

Chaque mesure d’entraînement est répétée au moins 3 fois afin de s’assurer de la reproductibilité des résultats.

III.2.2

Résultats

III.2.2.1

Evolution de la rugosité des pièces

L’importance de la rugosité des pièces sur l’entraînement est un facteur controversé [KUSHNER, 1994, SÜβ, 1992]. Par ailleurs, le traitement de surface, comme son nom l’indique, modifie l’état de la surface des pièces, donc a priori la rugosité. Les résultats de

rugosité obtenus pour 3 types de pièces identiques (plaques de 100x30 mm) à divers stades de traitement (après décapage, zincage et chromatation) sont présentés figure 19.

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 11 12 13 pièce R a ( µ m ) pièces brutes pièces décapées pièces zinguées pièces chromées

Figure 19. Variation de la rugosité des pièces après chaque stade de traitement

Du fait de l’incertitude sur les résultats, la variation de la rugosité en fonction des stades de traitement est peu significative.

III.2.2.2

Influence sur l’entraînement

Pour la mesure de l’entraînement des pièces 11, 12 et 13, nous avons travaillé en laboratoire, en utilisant le protocole expérimental décrit dans le chapitre II de cette partie. L’égouttage est de 10 secondes : il peut être considéré comme ‘total’ car au bout de cette durée nous n’avons plus constaté d’égouttage par simple effet de la gravité.

Les résultats obtenus ne permettent pas de mettre en évidence une variation significative de l’entraînement, les variations observées étant inférieures aux incertitudes de mesure. Ce résultat est normal compte tenu que la rugosité n’évolue pas avec le traitement subi par la pièce. De plus, comme nous le verrons par la suite, les énergies de surface du chrome, du zinc et de l’acier sont très voisines, la mouillabilité de ces trois métaux par un liquide donné est donc pratiquement identique. Ainsi, il est normal qu’à même rugosité et même mouillabilité, ces trois matériaux de nature différente présentent un entraînement très voisin.

Par conséquent, dans les conditions expérimentales mises en œuvre, nous n’observons pas de modification significative de la rugosité des pièces en fonction du traitement appliqué. Par conséquent, l’entraînement reste identique (échelle laboratoire, bain d’ion nitrite), et il est donc possible de supposer que celui-ci restera constant, pour une pièce donnée, tout au long de la chaîne de traitement.

Chapitre IV :

Influence de l’égouttage sur