Ce que révèle un essai de rayure
Les revêtements cèdent de façon caractéristique lorsqu’une pointe dure est traînée à leur surface sous charge croissante : fissures de traction derrière la pointe, écaillage sur les bords, flambage, puis délaminage complet. La charge à laquelle chaque rupture apparaît pour la première fois est une charge critique, mesure pratique de l’adhérence et de la cohésion du revêtement. Les charges critiques servent à comparer des procédés de revêtement, à contrôler la qualité de production et à évaluer la préparation du substrat.
Une rayure à charge constante répond à une autre question : la résistance du matériau à la déformation plastique. C’est sa dureté à la rayure, calculée à partir de la largeur de la rayure.
Déroulement de l’essai
- L’échantillon est fixé sur la platine et la pointe (diamant ou WC, géométrie sphéro-conique ou Rockwell) est mise en contact.
- La platine déplace l’échantillon sous la pointe pendant que la charge est maintenue constante ou augmentée linéairement d’une charge initiale à une charge finale.
- La force de frottement, la profondeur de pénétration et l’émission acoustique sont enregistrées le long de la rayure.
- La rayure est inspectée optiquement pour localiser chaque rupture et convertir sa position en charge critique. Sur le T2000, l’imagerie vidéo zoomée enregistre toute la rayure, qui peut ensuite être réexaminée avec les données.
Lire les signaux
L’inspection optique est la référence pour identifier les ruptures, mais les signaux in situ renforcent la confiance :
- Le frottement augmente souvent brusquement lorsque la pointe perce un revêtement et atteint un substrat plus tendre ou plus rugueux.
- La profondeur de pénétration sépare déformation élastique et plastique et montre des variations brutales à la rupture.
- L’émission acoustique détecte les événements de fissuration, parfois avant que l’endommagement ne soit visible en surface.
Corréler ces trois signaux avec l’image de la rayure rend les charges critiques rapportées défendables, en particulier pour les revêtements fragiles et transparents.
Charge progressive ou constante
La charge progressive est l’approche standard pour l’adhérence (ASTM C1624, ISO 20502, EN 1071-3, ASTM D7027) : une seule rayure couvre toute la plage de charge et révèle chaque étape de rupture dans l’ordre. Elle exige un contrôle actif de la charge et se fait donc sur les T200 et T2000 pneumatiques.
La charge constante sert à la dureté à la rayure (ASTM G171) et à la cartographie : répéter des rayures à une même charge sur une surface vérifie son uniformité. Les rayures à charge constante sont aussi possibles sur le T50 à poids morts.
Rayure sur tribomètre ou micro et nano rayure
Le module de rayure du tribomètre couvre les charges d’échelle macro, adaptées aux revêtements épais et durs, aux peintures, aux polymères et aux matériaux massifs. Pour les couches minces, les testeurs mécaniques NANOVEA réalisent des essais de micro et nano rayure à plus faible charge et avec une résolution de charge plus fine ; voir les essais de rupture adhésive et de rupture cohésive. Choisir la plateforme selon la plage de charge garantit que les charges critiques restent bien dans la plage résolue de l’instrument.
