Brevet FR2972532A1 — publié le 20120914

METHODE ET APPAREIL D'ESSAIS DE RESISTANCE A LA RAYURE D'UNE SURFACE La présente invention concerne une méthode et un appareil d'essais de résistance à la rayure d'une surface comprenant un outil avec une tête d'appui à embout hémisphérique, pressé contre la surface à examiner perpendiculairement avec une force déterminée au préalable et un mécanisme de déplacement relatif de l'outil dans le plan de la surface. Une telle méthode et un tel appareil sont connus du document US 2006/0150710 Al qui décrit un test de rayure de surface à l'aide d'un pointeur, translatant sur la surface et effectuant une pression sur l'échantillon. Une telle méthode et un tel appareil se prêtent à examiner des matériaux à surface lisse, car la pointe du pointeur est assez acérée pour égratiner la surface à examiner. La pointe a typiquement une surface hémisphérique ayant un diamètre de 1 mm au maximum. Un tel outil ne se prête pas à l'examen des surfaces d'un matériau "grainé" présentant une microrugosité. Des matériaux grainés sont fréquemment utilisés dans l'habillage plastique intérieur des véhicules automobiles où la planche de bord par exemple est souvent recouverte par un tel matériau. Ces surfaces sont souvent au contact des ongles des occupants d'un véhicule, des clés ou de tout autre objet contondant. Une telle sollicitation ne peut pas être simulée avec la méthode et l'appareil décrits ci-dessus car l'outil utilisé n'imite pas correctement l'impact d'un objet contondant sur une surface présentant une microrugosité. I1 y a au contraire un risque important d'endommager ou d'inciser la surface. C'est le but de la présente invention de proposer une méthode et un appareil d'essais de résistance à la rayure d'une surface, qui se prêtent à la simulation d'une sollicitation avec des objets contondants pour pouvoir examiner des matériaux grainés avec une surface présentant une microrugosité. C'est donc l'objet de la présente invention de proposer un appareil d'essais de résistance à la rayure d'une surface comprenant un outil avec une tête d'appui à embout hémisphérique pressé contre la surface à examiner perpendiculairement avec une force déterminée au préalable et un mécanisme de déplacement relatif de l'outil dans le plan de la surface, dans lequel l'embout hémisphérique a un rayon compris entre 5 et 10 mm et présente une surface d'appui contondante contre la surface à examiner. Selon un mode de réalisation préféré, les charges appliquées sur 15 l'outil sont variables graduellement de 1 N à 20 N au minimum. Selon une variante, au moins l'embout hémisphérique de la tête d'appui de l'outil peut être en inox. 20 De préférence, la vitesse de déplacement relatif outil-surface à examiner est comprise entre 10 et 20 mm par seconde. Avantageusement, la longueur du frottement contre la surface à examiner est de 20 mm au minimum. 25 Selon un mode de réalisation préféré, l'outil comporte une tête d'appui à embout hémisphérique monté sur un axe de fixation sur le mécanisme de déplacement, le poids de la tête d'appui avec son axe de fixation est au maximum de 100g. Un système de compensation de 30 charge doit être installé quoi qu'il arrive. Il y a au moins un passage de frottement de l'outil sur la surface à examiner, plusieurs passages sont possibles également. Avantageusement, la tête d'appui de l'outil présente un corps de 5 forme cylindrique d'un rayon plus petit que le rayon de courbure de la surface d'appui de l'embout de forme hémisphérique. La présente invention a également pour objet une méthode d'essais de résistance à la rayure d'une surface dans laquelle un outil avec une 10 tête d'appui à embout hémisphérique est pressé contre la surface à examiner perpendiculairement avec une force déterminée au préalable, puis l'outil est déplacé le long de la surface à examiner, ou inversement, sur un parcours déterminé au préalable également, dans laquelle l'embout hémisphérique présente une surface d'appui contondante avec 15 un rayon de courbure compris entre 5 et 10 mm. La surface à examiner peut être la surface grainée d'un matériau polymère revêtu ou non. 20 Selon une application préférée, le matériau polymère grainé est un matériau d'habillage intérieur d'un véhicule automobile. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple qui suit, se référant aux dessins annexés, sur lesquels: Fig. 1 est une vue de côté sur la tête d'appui d'un outil selon l'invention appuyé sur une surface à examiner; et Fig.2 est une coupe transversale à travers un autre mode de 30 réalisation de la tête d'appui d'un appareil selon l'invention. 25 Comme il est présenté sur Fig.l, l'appareil d'essais de résistance à la rayure d'une surface comprend un outil 1 avec une tête d'appui 2 de forme cylindrique à embout hémisphérique 3. La tête d'appui 2 est montée sur un axe de fixation 5 qui est relié à un mécanisme de déplacement (non représenté) pour déplacer l'outil en translation sur la surface à examiner 4. Des mécanismes de déplacement utilisables pour un appareil selon l'invention sont des mécanismes bien connus de l'homme du métier et 10 leur description détaillée est supprimée ici. L'axe de fixation 5 est chargé avec une force, de préférence entre IN et 20 N au minimum. L'application de la force perpendiculaire à la surface à examiner 4 est nécessairement variable graduellement. 15 Pendant son passage sur la surface de l'éprouvette, l'outil reste toujours perpendiculaire à la surface et soumis à la force réglée. L'outil 1 peut être fixé et la surface à examiner 4 peut se déplacer ou inversement, l'outil 1 se déplace et la surface à examiner 4 reste fixe. 20 Pour des raisons d'inertie, la masse de l'ensemble outil 1 et axe de fixation 5 ne devra pas excéder un poids de 100g. Un système de compensation de charge doit être installé quoi qu'il arrive. Le déplacement relatif outil-surface examiné doit être compris 25 entre 10 et 20 mm par seconde. La longueur du frottement sur la surface 4 doit être de l'ordre de grandeur de 20 mm minimum, afin de caractériser la dégradation visuellement. I1 est également possible de réaliser plusieurs passages au 30 lieu d'un seul, ce qui présente néanmoins l'inconvénient d'une moins bonne reproductibilité. Fig.2 montre une vue de côté d'un autre mode de réalisation de l'outil 1 avec un embout hémisphérique présentant une surface d'appui 6 contondante dont le rayon de courbure x est plus grand que le rayon du corps de la tête d'appui 2 qui a une forme cylindrique. Dans ce mode de réalisation le rayon de courbure x est de 8 mm mais il est admis que la valeur du rayon d'un outil en acier inox soit comprise entre 5 et 10 mm 10 Avec l'appareil d'essais selon l'invention, on peut simuler réellement la sollicitation d'une surface présentant une microrugosité du grain et on peut analyser les impacts pour améliorer la mise au point des grains pendant le procédé de la fabrication, par exemple des habillages intérieurs des véhicules automobiles. 15 REVENDICATIONS1. Appareil d'essais de résistance à la rayure d'une surface comprenant un outil (1) avec une tête d'appui (2) à embout hémisphérique (3) pressé contre la surface à examiner (4) perpendiculairement avec une force déterminée au préalable et un mécanisme de déplacement relatif de l'outil (1) dans le plan de la surface, caractérisé en ce que l'embout hémisphérique (3) a un rayon (x) compris entre 5 et 10 mm et présente une surface d'appui (6) contondante contre la surface à examiner (4). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les charges appliquées sur l'outil (1) sont variables graduellement de 1 N à 20 N au minimum. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que au moins l'embout hémisphérique (3) de la tête d'appui (2) de l'outil (1) est en inox. 20 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement relatif outil-surface à examiner est comprise entre 10 et 20 mm par seconde. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 25 caractérisé en ce que la longueur du frottement contre la surface à examiner (4) est de 20 mm au minimum. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'outil (1) comprend une tête d'appui (2) à 30 embout hémisphérique (3) monté sur un axe de fixation (5) sur le mécanisme de déplacement, le poids de la tête d'appui (2) avec15 son axe de fixation (5) est au maximum 100g, un système de compensation de charge étant installé. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il y a au moins un passage de frottement de l'outil (1) sur la surface à examiner (4). 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête d'appui (2) de l'outil (1) présente un corps de forme cylindrique d'un rayon plus petit que le rayon de courbure (x) de la surface d'appui (6) de l'embout hémisphérique (3). 9. Méthode d'essais de résistance à la rayure d'une surface dans laquelle un outil (1) avec une tête d'appui à embout hémisphérique est pressé contre la surface à examiner perpendiculairement avec une force déterminée au préalable, l'outil est déplacé le long de la surface à examiner, ou inversement, sur un parcours déterminé au préalable, caractérisée en ce que l'embout hémisphérique (3) présente une surface d'appui (6) contondante avec un rayon de courbure (x) compris entre 5 et 10 mm. 10. Méthode selon la revendication 9, caractérisée en ce que la surface à examiner est la surface grainée d'un matériau polymère revêtu ou non. 11. Méthode selon la revendication 10, caractérisée en ce que le matériau polymère grainé est un matériau d'habillage intérieur d'un véhicule automobile.