Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
Les lamelles de l'entrefer peuvent sembler finies avant même que l'adhérence ne soit réellement vérifiée.
C'est là que ça devient gênant. A pile de tôles magnétiques du moteur peut sortir de la presse propre, plat et d'aspect satisfaisant. Le revêtement peut sembler continu. La pile peut même résister à la manutention. Rien de tout cela ne confirme que le revêtement auto-adhésif ait durci pour former une liaison interlaminaire stable.
Pour les empilements destinés au laminage de précision, en particulier l'acier électrique à faible épaisseur utilisé dans les moteurs, les générateurs et les ensembles électromagnétiques, la vérification de la cuisson doit répondre à une question concrète :
La pile collée restera-t-elle bien collée lorsqu'elle sera soumise à des contraintes mécaniques, thermiques et de manipulation réelles ?
Les essais de décollement et les essais de cisaillement constituent deux des méthodes les plus utiles pour y répondre. Ils ne sont pas interchangeables. L'essai de décollement met en évidence les faiblesses au niveau des bords. L'essai de cisaillement vérifie le transfert de charge sur toute la surface collée. Utilisés conjointement, ils donnent une idée plus précise de la qualité de la polymérisation du revêtement que les seuls réglages du four ou l'inspection visuelle.
Le Backlack est un revêtement auto-adhésif appliqué sur tôles d'acier électriques. Lors du collage, la chaleur et la pression permettent au revêtement de se ramollir, d'entrer en contact avec la couche adjacente et de durcir pour former une couche collée.
Dans le domaine de la production, le terme “ cure ” peut prêter à confusion. Il donne l'impression qu'il s'agit d'un simple choix entre oui et non. Or, ce n'est pas le cas.
Un empilement de laminés Backlack durci doit présenter les caractéristiques suivantes :
Un empilement peut ne pas satisfaire à l'une de ces exigences sans pour autant paraître suspect. C'est pourquoi les essais mécaniques sont essentiels.
Les conditions réelles de durcissement dépendent du poids du revêtement, de la température maximale du métal, du temps de maintien, de la pression dans la pile, de la planéité de la stratification, de la hauteur des bavures, de la propreté de la surface et du comportement au refroidissement. La recette du four n’est qu’un élément parmi d’autres. Le revêtement durcit en fonction de la température et de la pression auxquelles il est réellement soumis à l’intérieur de la pile.
C'est précisément cette différence qui est à l'origine de nombreux problèmes relationnels.
L'inspection visuelle permet de détecter les défauts évidents : désalignement, débordement important, cloques, contamination, traces de brûlure, déformation de la géométrie de l'empilement.
Il ne permet pas de détecter de manière fiable les adhérences faibles entre les couches.
Un empilement peut présenter un bord extérieur impeccable tout en souffrant d'une mauvaise cohésion interne. Une fine pellicule d'huile, un stockage instable du revêtement, une température maximale du métal insuffisante ou une faible pression dans une zone peuvent entraîner une fragilité locale. Parfois, les premiers signes apparaissent lors de l'usinage, de l'assemblage du rotor, du fonctionnement à grande vitesse ou des cycles thermiques.
À ce stade, le coût du défaut ne se limite plus à un seul échantillon rejeté.
Les essais de pelage et de cisaillement permettent de transformer la ligne d'adhérence invisible en une preuve mesurable.
Un essai de décollement consiste à séparer les couches collées les unes des autres à partir d'un bord. Pour la vérification de la polymérisation du Backlack, cet aspect est important car de nombreuses défaillances par délamination commencent au niveau des bords exposés, des pointes de dents, des fentes ou des découpes.
Parmi les méthodes de référence les plus courantes, on peut citer :
La méthode de décollement à rouleau flottant est souvent utilisée lorsqu'un des éléments à coller est suffisamment souple pour se décoller tandis que l'autre reste en appui. L'essai mesure la résistance au décollement à mesure que la fissure progresse le long de la ligne de collage. L'essai de décollement en T utilise un échantillon collé en forme de T et mesure la force nécessaire pour séparer deux éléments souples à coller.
En termes simples, le test de pelage pose la question suivante :
Avec quelle facilité le lien se rompt-il une fois que la séparation a commencé ?
C'est une question percutante. Très bien. Les « Edges » ont besoin de questions percutantes.
Le test de pelage permet de détecter :
L'essai de pelage est un test sensible. Parfois même trop sensible. Une petite bavure, un bord rugueux, un échantillon mal aligné ou un angle de pelage irrégulier peuvent influencer le résultat. Cela ne signifie pas pour autant que l'essai soit peu fiable. Cela signifie simplement que le montage d'essai doit être contrôlé.
En matière de contrôle de production, les essais de décollement constituent souvent un excellent moyen d'alerte précoce. Si la courbe de décollement évolue, cela peut indiquer que le processus est en train de se dégrader avant même que l'empilement ne subisse une défaillance totale.
Un essai de cisaillement sollicite la zone de collage de manière plus parallèle à la surface de stratification. Au lieu d'écarter les couches par traction, il tente de les faire glisser l'une par rapport à l'autre.
Pour les assemblages collés, DIN EN 1465 Il s'agit d'une référence couramment utilisée pour les essais de cisaillement par chevauchement sous traction. Dans le domaine de la stratification Backlack, les essais de cisaillement permettent d'évaluer dans quelle mesure le revêtement durci répercute la charge sur la surface de collage.
L'essai de cisaillement pose les questions suivantes :
La zone de stratification collée peut-elle supporter une force dans le plan sans glisser ni céder ?
Cette question concerne de nombreuses conditions d'utilisation. Les noyaux de moteurs et les assemblages laminés peuvent être soumis à des vibrations, des couples, des contraintes d'ajustement serré, des charges de manutention, une dilatation thermique et des forces d'usinage. Le collage ne doit pas seulement résister au décollement ; il doit également maintenir l'empilement en tant qu'ensemble mécanique.
Les essais de cisaillement permettent de vérifier :
Un résultat d'essai de cisaillement ne doit jamais être considéré comme une valeur universelle caractérisant le matériau. Il dépend de la géométrie de l'éprouvette, de la surface de collage, de la longueur de chevauchement, de la vitesse d'essai, de l'épaisseur de l'acier et de l'état de la surface.
Le rapport doit donc préciser comment le test a été réalisé. Une donnée sans indication de la méthode n'a qu'une utilité limitée.
Ces deux éléments doivent être utilisés lorsque la pile est critique.
Les essais de pelage permettent de détecter une faiblesse au niveau des bords. Les essais de cisaillement permettent de vérifier la capacité de charge de la zone de collage. Un empilement peut réussir l'un et échouer à l'autre. Ce n'est pas étonnant. C'est une information.
| Méthode d'essai | Objectif principal | Normes de référence courantes | Le plus performant pour détecter | Principale limitation | Utilisation optimale dans le contrôle qualité du laminage Backlack |
|---|---|---|---|---|---|
| Essai de pelage au rouleau flottant | Mesure la résistance au décollement à partir d'un bord d'ouverture | DIN EN 1464 | Faiblesse des bords, mauvaise adhérence, imprégnation inégale, durcissement fragilisant | Sensibilité à la préparation des échantillons et au comportement de la couche souple | Criblage à durcissement rapide et comparaison des lots |
| Test T-peel | Mesure la force d'arrachement dans un assemblage collé en forme de T | ISO 11339 | Comportement à la séparation des stratifiés souples et rupture progressive par pelage | Ne convient pas pour les données de conception structurelle | Essais comparatifs lorsque la géométrie de l'échantillon est adaptée |
| Essai de traction par cisaillement à recouvrement | Mesure la résistance au cisaillement au niveau du chevauchement collé | DIN EN 1465 | Adhérence faciale, transfert de charge, évolution de la polymérisation | Fortement influencé par la géométrie de chevauchement et la préparation des échantillons | Validation des procédés, qualification de la production, contrôle qualité périodique |
| Combinaison de pelage et de cisaillement | Vérifie la résistance à l'ouverture et la résistance au glissement | DIN EN 1464 / ISO 11339 / DIN EN 1465 | Déséquilibre de polymérisation, bords fragiles, adhérence insuffisante à la surface, dérive du processus | Cela nécessite un échantillonnage et un compte rendu rigoureux | Préconisé pour les empilements de stratifiés nécessitant une grande fiabilité |
La force maximale est importante. La surface de rupture l'est tout autant.
Après un essai de pelage ou de cisaillement, les deux faces de l'éprouvette rompue doivent être inspectées. Un bon rapport de contrôle qualité doit inclure la valeur de la force mesurée et le mode de rupture.
Parmi les types de défaillances courants, on peut citer :
Défaillance de l'adhérence Le revêtement se détache nettement de la surface en acier. Cela peut être dû à un manque de propreté de la surface, à un mouillage insuffisant, à une pression d'adhérence insuffisante, à des problèmes liés à la présence d'oxyde ou à un durcissement incomplet.
Rupture cohésive La fissure traverse la couche de revêtement elle-même. Cela signifie souvent que le revêtement adhère aux deux surfaces du stratifié, même si la résistance interne de la couche durcie doit encore être vérifiée.
Défaillance mixte La défaillance est en partie de nature adhésive et en partie de nature cohésive. Ce phénomène est courant sur les échantillons de production réels. La configuration et l'emplacement jouent un rôle important.
Adhérence irrégulière Certaines zones présentent une forte adhérence, tandis que d'autres, situées à proximité, se détachent facilement. Cela peut être le signe d'une pression inégale, d'une contamination locale, d'une ondulation du laminage, de l'interférence de bavures ou d'un transfert de chaleur irrégulier.
Déformation de l'acier L'acier électrique fin peut se plier ou se déformer pendant l'essai avant que la liaison ne se rompe complètement. Cela peut indiquer une liaison solide, mais cela peut également compliquer la comparaison directe.
Une rupture d'aspect net n'est pas forcément un bon signe. Une rupture d'aspect irrégulier n'est pas forcément un mauvais signe. L'aspect de la surface doit être interprété en tenant compte de la méthode d'essai, de la géométrie de l'éprouvette et de l'historique de durcissement.
Les désaccords sont fréquents. Ils peuvent s'avérer utiles.
Si la résistance au pelage est faible, mais la résistance au cisaillement est acceptable, l'empilement peut présenter une bonne adhérence sur les faces, mais une faible résistance au niveau des bords. Vérifiez l'état du revêtement sur les bords, la hauteur des bavures, la fragilité du revêtement, la répartition de la pression et la préparation des échantillons de décollement.
Si la résistance au cisaillement est faible, mais la résistance au décollement est acceptable, l'empilement peut résister à l'ouverture mais ne pas réussir à transférer la charge dans le plan. Vérifiez la température maximale du métal, le temps de maintien, l'épaisseur du revêtement, la géométrie du chevauchement et si la couche durcie est restée trop molle.
Si les résultats, tant pour le pelage que pour le cisaillement, sont faibles, commencez par les principes fondamentaux : propreté de la surface, conditions de stockage du revêtement, température réelle du métal, pression, temps de maintien et planéité de la stratification.
Si les deux sont élevés, mais la dispersion est importante, ne vous réjouissez pas trop vite. Une grande dispersion indique souvent que le processus est instable. Il peut s'agir d'une variation de la température. Il peut s'agir d'une variation de la pression. Il peut s'agir d'une variation du poids du revêtement. Ou encore, il se peut qu'un opérateur prépare les échantillons différemment d'un autre.
Un processus fiable ne se contente pas de produire d'excellents résultats. Il produit des résultats reproductibles.
Un plan de vérification du traitement doit être adapté au niveau de risque de la pièce.
Au début du développement, testez plusieurs conditions de durcissement. Dans la mesure du possible, modifiez une seule variable principale à la fois : la température, le temps de maintien, la pression ou le poids de l'enduction. Notez le résultat. Notez le mode de défaillance. Conservez les échantillons.
Pour le lancement de la production, utilisez la géométrie réelle de laminage. Les échantillons plats sont utiles, mais ils ne reproduisent pas toujours fidèlement les fentes, les dents, les ponts étroits, les diamètres intérieurs ou le transfert thermique entre les couches superposées. Un essai réalisé avec un matériau pratique peut donner une réponse pratique. Mais ce n'est pas toujours la bonne réponse.
Dans le cadre d'un contrôle qualité de routine, un plan équilibré peut inclure :
Les critères d'acceptation doivent s'appuyer sur le cahier des charges du client, la conception de l'empilement, la charge de fonctionnement et l'historique de production validé. Évitez de copier les valeurs d'une pièce sans rapport avec celle-ci. Le collage du jeu arrière dépend trop de la géométrie et des conditions de processus pour permettre un tel raccourci.
Un rapport d'essai de pelage ou de cisaillement doit être rédigé de la meilleure façon possible : clair, reproductible et ne prêtant pas à confusion.
Un rapport de qualité doit comporter les éléments suivants :
Ce niveau de détail permet aux équipes d'ingénierie de distinguer les problèmes liés au revêtement de ceux liés au processus. Il aide également les équipes chargées des achats à comparer les fournisseurs sans se fier uniquement à leurs affirmations.
Un séchage insuffisant ne signifie pas forcément que le four était trop froid.
C'est une possibilité. Mais ce n'est pas la seule.
Parmi les causes courantes, on peut citer :
Un processus peut respecter la consigne du four et néanmoins échouer. Le revêtement ne durcit pas en fonction des valeurs affichées par le régulateur. Il durcit en fonction des conditions qui règnent au niveau de la ligne de jonction.
Pour les projets de stratifiés sur mesure, la vérification du durcissement ne doit pas être ajoutée à la fin comme une simple formalité administrative. Elle doit être intégrée au processus de fabrication.
Une étude pratique du projet doit définir la méthode de collage, l'épaisseur du stratifié, les exigences en matière de revêtement, la hauteur de l'empilement, le cycle de durcissement, la méthode d'essai, les critères d'acceptation et le format du rapport avant le début de la production.
Nos équipes d'ingénierie et de qualité peuvent accompagner ce processus en contribuant à définir les exigences relatives aux essais de décollement et de cisaillement, en préparant des échantillons de validation, en analysant les modes de défaillance et en harmonisant les registres de contrôle qualité avec les exigences mécaniques de l'assemblage final.
Pour les noyaux de moteurs à grande vitesse, les empilements de prototypes, les segments de stator collés, les paquets de rotor et autres assemblages de précision en acier électrique, cela permet d'éliminer les approximations. Cela simplifie également la qualification des fournisseurs. Le plan précise ce qui est requis. Le rapport d'essai atteste de ce qui a été fabriqué.
La vérification du durcissement des lamelles de fer magnétique consiste à s'assurer que le revêtement auto-adhésif présent entre les lamelles de fer magnétique a bien durci pour former une liaison stable. Elle comprend généralement des essais mécaniques, l'analyse des modes de rupture et la traçabilité du processus.
La norme DIN EN 1464 est couramment utilisée pour les essais de décollement à rouleau flottant. La norme ISO 11339 peut être utilisée pour les essais de décollement en T lorsque la configuration de l'éprouvette est adaptée aux assemblages collés souples.
La norme DIN EN 1465 est couramment utilisée pour les essais de cisaillement par chevauchement sous traction sur des assemblages collés. Dans le cas des lamelles de Backlack, elle permet de comparer la résistance de la zone collée dans des conditions d'essai contrôlées.
Non. Les essais de décollement et les essais de cisaillement permettent de répondre à des questions différentes. L'essai de décollement évalue la résistance à l'ouverture à partir d'un bord. L'essai de cisaillement évalue le transfert de charge sur toute la surface collée. Les assemblages critiques nécessitent souvent les deux.
Oui. Ce phénomène peut se produire lorsque la face principale de collage supporte une charge de glissement, mais que le bord est fragile, cassant, contaminé ou mal imprégné. Il s'agit d'un signe d'alerte, en particulier pour les empilements soumis à des manipulations, à des vibrations ou à un fonctionnement à grande vitesse.
Non. Les limites d'acceptation doivent être liées à la géométrie du laminage, au système de revêtement, à l'épaisseur de l'acier, aux conditions d'exploitation et aux spécifications du client. La méthode d'essai doit également être précisée, faute de quoi la valeur indiquée pourrait prêter à confusion.
La température maximale du métal reflète mieux les conditions réelles de durcissement que la température de l'air dans le four. L'épaisseur des empilements, la masse de l'outillage et les conditions de contact peuvent retarder le transfert de chaleur vers la ligne de collage.
Notez le mode de rupture, l'emplacement de l'éprouvette, le cycle de durcissement, la norme d'essai, les dimensions de l'échantillon, la vitesse d'essai et joignez des photos représentatives. Le chiffre indique la force mesurée. L'aspect de la surface rompue permet d'expliquer pourquoi.
L'adhérence du revêtement arrière ne se vérifie pas à l'œil nu. Elle est confirmée par des essais contrôlés et des résultats reproductibles.
Les essais de décollement montrent comment la liaison se rompt à partir d'un bord. Les essais de cisaillement montrent comment la surface collée supporte la charge. Ensemble, ils offrent aux ingénieurs et aux équipes de contrôle qualité un moyen pratique de vérifier la polymérisation du revêtement, de détecter les dérives de processus et de valider les assemblages stratifiés avec davantage de certitude.
Pour les empilements d'acier électrique collés, cette différence est importante. Un empilement n'est pas simplement assemblé parce que les couches se touchent. Il est dit « collé » lorsque le revêtement, le cycle de durcissement et les résultats des essais concordent tous.
Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
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