Guide terminologique des défauts de surface : identification des marques de rouleau, des rayures d'inclusion et des bosses

Guide terminologique des défauts de surface : identification des marques de rouleau, des rayures d'inclusion et des bosses

Les marques de roulement, les rayures d'inclusion et les bosses sont souvent utilisées de manière interchangeable sur un sol d'inspection, mais elles ont trois causes profondes différentes et trois actions correctives différentes. Les marques de rouleau sont des empreintes périodiques transférées d'un rouleau endommagé ou contaminé ; les rayures d'inclusion proviennent de particules non métalliques incrustées dans le métal lui-même ; le bosselage est une dépression locale provoquée par une force mécanique externe, souvent après que la bande a quitté le laminoir. Le moyen le plus rapide de les séparer n’est pas seulement par l’apparence, mais en se posant trois questions : le défaut est-il périodique ? Contient-il des corps étrangers à sa racine ? Et est-ce concave, linéaire ou les deux ? Une quatrième catégorie qui se chevauche - « bosselure d'inclusion » - existe lorsqu'une inclusion souterraine s'effondre pendant le laminage, c'est pourquoi la terminologie doit être appliquée à l'évolution du défaut, et non seulement à sa forme finale.

Pourquoi la terminologie est importante au-delà de la dénomination

Une erreur de classification n'est pas un problème de vocabulaire. Cela envoie l’enquête à la mauvaise étape du processus. Une marque périodique appelée « rayure » entraîne une vérification de la lubrification lorsque la cause réelle est un rouleau de travail ébréché. Une bosse appelée « marque de rouleau » entraîne un changement de rouleau lorsque la véritable source est la manipulation de dommages après le bobinage ou de débris flottants dans une matrice d'estampage.

Les trois termes entraînent également des conséquences d'acceptation différentes. Une marque de roulement peut être tolérée dans certaines limites sur une surface non exposée, tandis qu'une rayure d'inclusion qui expose une particule dure peut agir comme un site d'initiation de fissure et est traitée comme un défaut préjudiciable. Les bosses, si elles sont suffisamment profondes, affectent la fatigue et l'intégrité du revêtement et sont évaluées en fonction de la profondeur par rapport à l'épaisseur de la paroi. La terminologie constitue la première branche de la décision de disposition, elle doit donc être définie par mécanisme et non par ressemblance.

Marques de rouleau : empreintes périodiques de la surface du rouleau

Définition. Une marque de rouleau est une impression continue ou périodiquement répartie en relief ou en retrait sur la surface de la bande, transférée à partir d'un rouleau qui a été endommagé, contaminé ou mal meulé. Le mot clé est périodique : le défaut étant sur le rouleau, il se répète selon un pas déterminé par la circonférence du rouleau ou par l'intervalle auquel le point endommagé entre en contact avec la bande.

Mécanisme de formation. Les corps étrangers adhérant à un rouleau, ou une irrégularité sur le rouleau lui-même créée lorsque des corps étrangers mordent dans la surface du rouleau, sont transférés sur la tôle d'acier sous forme de marque périodique. Les marques de meulage des rouleaux, les vibrations des rouleaux et le ramassage de la surface des rouleaux entrent tous dans cette famille. Le défaut est un défaut de réplication : la bande n'est ni coupée ni déchirée, elle est gaufrée par un rouleau qui n'est plus géométriquement parfait.

Signature visuelle et d'inspection. Les marques de rouleau sont généralement concaves ou convexes en fonction de l'état du rouleau et du sens de rembobinage, et elles peuvent présenter un pas mesurable. Sur une bobine, l'espacement périodique est l'indice de diagnostic - le pas identifie quel rouleau de la ligne est la source, car chaque rouleau a une circonférence différente et donc une distance de répétition différente. La marque a souvent des bords plus lisses qu’une égratignure et un profil plus large et moins profond qu’une bosse. Sous un éclairage oblique, une marque de roulement peut apparaître comme une bande claire/foncée répétitive plutôt que comme une entaille isolée.

Ce que ce n'est pas. Une marque de rouleau ne contient pas de corps étrangers incrustés à sa racine et n'a pas la morphologie métallique déchirée ou déplacée d'une rayure mécanique. Si l'analyse EDS détecte une chimie d'inclusion au niveau du défaut, le défaut appartient à la catégorie suivante, pas à celle-ci.

Rayures d'inclusion : dommages provoqués par des particules à l'intérieur du métal

Définition. Une rayure d'inclusion est un défaut de surface linéaire dont l'initiation est traçable à une inclusion non métallique - un oxyde, un sulfure ou une particule de flux de moule - qui est soit exposée à la surface, soit située juste en dessous. L'inclusion elle-même crée la concentration de contrainte ou la saillie dure qui produit la rayure lors du laminage, du nivellement ou du traitement ultérieur.

Mécanisme de formation. Plus de la moitié des défauts de surface des tôles laminées à froid sont causés par des inclusions non métalliques générées lors de la fabrication de l'acier et du moulage. Le type de défaut dépend de la position, de la taille et des propriétés de l'inclusion. Les grosses inclusions sous-cutanées peuvent entraîner une desquamation et des bosses, tandis que les particules d'inclusion superficielles peuvent entraîner des marques, des égratignures ou des éclats. Lors des opérations de polissage, une inclusion rigide à base d'oxyde, plus dure que la matrice environnante, produit des rayures car la particule abrase le métal plutôt que de se déformer avec lui.

C’est là la différence cruciale avec une rayure purement mécanique : la rayure d’inclusion a une cause profonde interne. La particule peut être exposée à la surface, ou il peut s'agir d'une inclusion souterraine qui déforme le champ de déformation local et provoque la rupture ou le rayage de la surface lors du roulement.

Signature visuelle et d'inspection. Une rayure d'inclusion est linéaire, mais sa morphologie varie avec la profondeur de l'inclusion. Une particule d'inclusion de surface a tendance à produire une marque ou une égratignure avec un ruban attaché ; une inclusion sous-cutanée a tendance à produire une bosse ou un défaut de desquamation plutôt qu'une ligne nette. La rayure peut avoir un point de départ et d'arrivée, ou elle peut présenter une forme de losange contenant un matériau externe. L'EDS est l'outil décisif : si la racine du défaut contient du Mg, du Ca, de l'Al, du Si ou des éléments de flux de moulage qui ne correspondent pas au métal de base, le défaut est dû à l'inclusion.

Ce que ce n'est pas. Une rayure d'inclusion n'est pas périodique : elle est isolée à l'emplacement de la particule, bien qu'un groupe d'inclusions puisse produire un groupe de rayures. Il ne s’agit pas non plus essentiellement d’un défaut de manipulation ; si la rayure est purement mécanique et que la racine est un métal de base propre, elle appartient à la catégorie des rayures mécaniques, pas à celle-ci.

Denting : une dépression locale due à une force externe

Définition. Le bosselage est une condition échancrée de la surface de la bande, avec ou sans pas mesurable, qui peut être concave ou convexe selon le sens de rembobinage de la bobine. Il s'agit d'une dépression géométrique, pas d'une coupe ni d'une réplication d'un élément de roulis. Lors de l'emboutissage, une bosse est une déformation ou une dépression indésirable dans la pièce causée par des imperfections de la matrice, un désalignement de l'outillage, des problèmes de système d'alimentation ou des débris flottants pressés sur la surface de la pièce.

Mécanisme de formation. Le bosselage nécessite une force externe agissant normalement à la surface ou une condition de support local qui permet à la surface de s'effondrer vers l'intérieur. Lors du laminage, une inclusion souterraine peut servir de point d'initiation à une bosse lorsque la matrice environnante se déforme autour de la particule incompressible. Lors du formage et de la manipulation, la force est mécanique : une marque de matrice, un impact sur une table à rouleaux, un contact lors de la manipulation d'une bobine ou un corps étranger coincé entre la bande et un outil. L’accumulation de rouleaux de four et de gros grains autour d’une bosse a également été associée à la formation d’une bosse après une recristallisation primaire.

Signature visuelle et d'inspection. La bosselure est mieux détectée par sa profondeur et sa courbure, et non par sa linéarité. La mise en valeur d'un éclairage fluide ou oblique rend la dépression visible comme une distorsion locale de l'image réfléchie. Le défaut n’est pas une ligne ni un motif répétitif à moins que la source de force ne soit elle-même périodique. La profilométrie donne la mesure quantitative : profondeur, largeur et si la bosse a des bords nets ou lisses. En termes d'acceptation, la gravité des bosses est évaluée par rapport à une limite de profondeur par rapport à l'épaisseur nominale, certaines spécifications exigeant une évaluation lorsque l'épaisseur de paroi restante tombe en dessous d'un pourcentage défini.

Ce que ce n'est pas. Une bosse n’est pas un défaut d’enlèvement de matière. Si le métal a été déplacé ou retiré et qu'une lèvre surélevée est présente, le défaut est une entaille ou une égratignure, pas une bosse. Et une bosselure périodique et alignée avec la rotation du rouleau est plus précisément une marque de roulement concave - la terminologie doit suivre le mécanisme, pas le signe du déplacement.

La zone de chevauchement : quand une bosse est aussi un défaut d'inclusion

La taxonomie propre ci-dessus s'effondre dans un cas spécifique : la dent induite par l'inclusion. Les inclusions sous-cutanées peuvent provoquer des bosses et des écailles lors du laminage à froid, et la dépression qui en résulte est mécaniquement une bosse mais métallurgiquement un défaut d'inclusion. Dans ce cas, le qualifier simplement de « bosse » attire l'attention sur la manipulation ou l'outillage, alors que la véritable action corrective est la propreté de l'acier et le contrôle des inclusions.

La règle pratique est de classer d’abord par cause profonde, puis par morphologie. Si EDS détecte une chimie d'inclusion à la base d'une bosse, le défaut est enregistré comme une bosse induite par une inclusion et acheminé vers l'enquête de fabrication d'acier/coulée. Si la racine de la bosse est propre et que le profil de profondeur est cohérent avec un contact d'outil ou de manipulation, elle est enregistrée comme une bosse mécanique et acheminée vers la revue de formage ou logistique.

Une séquence d'identification rapide sur le terrain

La séquence suivante résout les cas les plus ambigus sans analyse en laboratoire et indique à l'inspecteur quand passer à l'EDS ou à la profilométrie.

Points clés à retenir

• Les marques de rouleau sont des défauts de réplication.Ils sont périodiques, transfèrent une irrégularité de la surface de roulement à la bande et sont diagnostiqués par le pas. L'action corrective consiste en l'inspection des rouleaux, le meulage et le contrôle de la contamination.
• ILes rayures d'inclusion sont des défauts d'initiation.La cause première est une particule non métallique dans le métal. La position, la taille et la dureté déterminent si le défaut se présente sous la forme d'une égratignure, d'une marque, d'un éclat, d'une peau ou d'une bosse.
• Le denting est une dépression géométrique induite par une force.Il est identifié par la profondeur et la courbure, et non par la linéarité ou la périodicité, et sa source est généralement externe au métal (outillage, manipulation ou débris piégés).
• Le cas de chevauchement est la dent induite par l’inclusion.Lorsqu'une bosse contient des inclusions chimiques à sa base, la disposition appartient à la propreté de l'acier et non à la presse ou à la grue.
• Classer par mécanisme avant morphologie.Une marque concave périodique est toujours une marque de roulement ; une bosse avec une chimie d’inclusion reste un défaut d’inclusion. La terminologie doit guider l'enquête, et non seulement décrire l'apparence.