Chères lectrices et chers lecteurs, 40 ans de. Helmut Fischer AG 01 10/09 FRANCE FISCHER NEWSLETTER. «jubilé» «editorial»

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1 No /09 No. 04 FRANCE FISCHER NEWSLETTER Epaisseur «editorial» Chères lectrices et chers lecteurs, Analyse Matériaux Micro Dureté Contrôle des Matériaux «jubilé» 40 ans de Helmut Fischer AG Suisse SPECIAL EDITION Nous avons la joie de vous proposer une édition spéciale de notre Newsletter FISCHERSCOPE 2011 est l année des 40 ans de la création de notre groupe. Nous remercions nos nombreux clients du fond du cœur: cet anniversaire est aussi un peu le leur. A cette occasion, nous avons étoffé cette Newsletter d un dossier dédié aux 40 années de la société. C est aussi l occasion de vous présenter des nouveautés produit; en mai lors de l exposition internationale Control à Stuttgart/Allemagne, nous avons présenté, en avant-première et devant un public venu de monde entier, le système de mesure de dureté Fischerscope Picodentor HM 500 et le nouvel appareil de mesure portatif associé à la nouvelle Sonde FN5D dans des applications de mesure de revêtements galvaniques sur cylindres gravés. Helmut Fischer AG Suisse fête cette année ses 40 ans d existence. Dès le début, l expansion en Suisse a été couronnée de succès, et les employés de Hünenberg se réjouissent de pouvoir écrire une nouvelle page de cette histoire réussie. La société a été créée en 1971 à Zug. La société FISCHER a d abord débuté par la vente des produits Fischer en Suisse, puis les marchés d Europe du Sud et d Asie se sont ouverts peu à peu. Valeurs suisses FISCHER s est établi rapidement sur le marché suisse. Rien de surprenant à cela car la société porte haut et fort des valeurs typiquement suisses comme la précision la plus pointue, une qualité sans compromis, un conseil client professionnel, la fiabilité et l esprit d innovation. Reconnaissance de ses exigences en matière de qualité, la société a acquis en 1995 la certification ISO Les techniques de mesure de pointe sont devenues des outils recherchés partout en vue d une production rentable et répondant à des exigences de qualité élevées. Nous avons élargi significativement le domaine d application de nos appareils de pointe à fluorescence de rayons X grâce à l intégration des dernières techniques de détection. En production de carrosserie dans l industrie automobile, notre sonde pour cavités permet une vérification radicalement simplifiée de l épaisseur de revêtements des vernis de miroiterie. N hésitez pas à consulter les articles qui suivent. Nous vous souhaitons une agréable lecture de cette édition spéciale de 12 pages et nous réjouirions de vos éventuels retours. Bien cordialement Walter Mittelholzer Thierry Vannier CEO Helmut Fischer Holding AG Helmut Fischer AG Directeur Général Fischer Instrumentation Electronique sarl. High-Tech en 1983: Fischerscope X-Ray 1000, le premier appareil à fluorescence de rayons X de Fischer et l instrument à rayons X actuel, le XDLM 237 de 2010 / 2011

2 Croissance organique Le succès de FISCHER s est rapidement propagé dans de nombreux pays d Europe. Le succès a également exigé plus de place. En 1984, déménagement à Hünenberg, d où la société opère encore aujourd hui. A partir du milieu des années quatre-vingts, l expansion s est poursuivie en Asie. La stratégie d expansion s est confirmée depuis et de nouveaux pays s ajoutent encore à la liste. Aperçu de l expansion en Europe, au Proche-Orient et en Afrique : 1975 Création de Fischer France 1978 Création de Fischer Italie 1980 Création de Fischer Hollande 1984 Création de Fischer Espagne 1985 Partenariat avec Chembo au Danemark 1991 Partenariat avec MICON en Autriche 2000 Partenariat avec Globus en Israël 2003 Partenariat avec Instech en Afrique du Sud 2004 Partenariat avec Sogiva Liban au Liban 2009 Partenariat avec Kontrollmetod en Suède 2010 Partenariat avec Ultraprecisao au Portugal Toujours au cœur de son temps et avec quelques coudées d avance Les avancées technologiques au cours des 40 dernières années ont très fortement poussé les techniques de mesure à leur perfection. Au fil des ans, les instruments et les logiciels sont devenus de plus en plus précis et sophistiqués. Seule constante: la volonté de Helmut Fischer AG d être en mesure de proposer à ses clients les meilleures solutions possibles et d être la référence technique et qualitative de sa branche. Une volonté qui continuera à imprégner l action de la société et qui reste une composante importante de la philosophie d entreprise. Célébration de l anniversaire à Ballenberg FISCHER peut être fière des quarante années écoulées. Et 40 ans de continuité d exploitation sont une bonne raison de faire la fête. Ainsi, signe de notre engagement, se tiendra mi-juin au musée de plein air (Freilichtmuseum) de Ballenberg une célébration d anniversaire à laquelle sont conviés les employés, les clients et les partenaires. Asie : 1985 Création de Fischer Hong Kong 1985 Partenariat avec General Scientific Technology à Taïwan 1985 Partenariat avec Cheonghack Trading en Corée du Sud 1993 Création de Fischer Japon 1995 Partenariat avec Diethelm en Thaïlande (aujourd hui DKSH) 1997 Création de Fischer Singapour 1998 Création de Fischer Chine 2006 Création de Fischer Inde 2010 Partenariat avec DKSH au Vietnam 2011 Partenariat avec DKSH en Malaisie Musée de plein air de Ballenberg: ancienne auberge Degen von Hünenberg. Un jalon dans l histoire de la société. La certification ISO en 1995 avec l organisme ISO mandaté et Messieurs August von Wartburg (à gauche), Herbert Krummenacher (à droite). FISCHERSCOPE No. 04

3 Toutes forces en avant Helmut Fischer AG ne va naturellement pas se reposer sur ses lauriers. Depuis 2006, le conseil d administration et Monsieur Walter Mittelholzer en tant que PDG dirigent Helmut Fischer Holding AG et Helmut Fischer AG. Le seul actionnaire, la fondation Helmut Fischer, Zug, veille à ce que Walter Mittelholzer la société puisse se concentrer en premier lieu sur le développement technique de ses produits et sur les services rendus à ses clients. Notre regard reste tourné vers l avenir afin de toujours pouvoir répondre au mieux aux attentes de nos clients du monde entier, voire d être en mesure de surpasser celles-ci. Des investissements dans les domaines des laboratoires applicatifs, des achats, du service et du marketing et une extension des bureaux de Hünenberg, de Chine (Shanghaï, Xian, Xiamen, Chengdu), de Singapour, de France et d Italie ont permis de poser des jalons importants au cours des 4 dernières années. Les marchés émergents de Chine et d Inde font l objet d une politique continue d établissement de nouvelles bases commerciales et de service afin d être au plus près des clients locaux sur ces marchés géographiquement importants. Le fait qu au cours des quatre dernières années le personnel mondial du groupe Fischer a crû de plus de 30 %, montre que Helmut Fischer AG Suisse est prête. Prête à un avenir prometteur. Helmut Fischer AG Les expositions étaient déjà autrefois une tribune importante pour Fischer, elles restent aujourd hui majeures pour établir de nouveaux contacts et présenter ses produits à un public intéressé. No. 04 FISCHERSCOPE

4 «en pratique» Mesure de revêtements galvaniques sur des cylindres gravés C est lors de l impression de journaux, catalogues, timbres, emballages, tapis ou papiers peints pour l industrie de l ameublement, mais également avec des publications artistiques poussées que le procédé d impression en creux trouve un très large domaine d application. Le cylindre gravé utilisé avec cette méthode consiste, la plupart du temps, en un cœur en acier revêtu de cuivre. C est là qu est gravée la présentation de l impression. Afin d accroître la résistance à l usure, un revêtement chrome est apposé par dessus. Lors de ces deux processus de revêtement et afin d atteindre la qualité d impression voulue, il faut contrôler le respect des tolérances. Fischer propose à cet effet un procédé sur mesure dans les domaines de la mesure de conductivité et d épaisseur de revêtements. Conductivité du revêtement cuivre Mesure de la capacité à graver Le cuivre en tant que matériau de gravure est relativement «mou». Afin d augmenter la dureté, des additifs sont ajoutés au bain galvanique. La mesure directe de la dureté du revêtement Cu dans le processus de production peut être remplacée par une mesure de conductivité nettement plus efficace car la dureté du cuivre se corrèle avec sa conductivité. Des valeurs typiques se trouvent dans une plage de Cu=80%IACS. La sonde ES40 et l appareil portatif SMP10 permettent de mesurer la conductivité voulue avec la meilleure précision possible. Pour la plupart des applications, l épaisseur des revêtements Cu se situe au-dessus de d Cu >150µm; dans certains cas, elle peut même aller jusqu à 2mm. On peut ajuster la fréquence voulue sur l appareil en fonction de l épaisseur afin d obtenir des résultats optimaux (profondeur de pénétration du champ). La sonde ES-40HF (1,25MHz) est disponible en plus pour les revêtements Cu fins (d Cu <350µm). Mesure d épaisseur de revêtements Respect des tolérances voulues Les revêtements Cu voire Cr doivent respecter les tolérances prévues. L épaisseur du revêtement Cu apposée détermine le Ill. 2: Sonde FN5D avec accessoire 2 prismes de positionnement pour cylindre (Ø1=80mm à 260mm ; Ø2=230mm à 540mm); 1 prisme de positionnement pour pièces plates; 1 étalon ( Cr/Cu avec d Cr =8µm, base Cu et Fe) Ill. 1: Sonde FN5D mesure pratique sur un cylindre gravé (Ø=140mm) diamètre extérieur et, ainsi, la circonférence du cylindre; cette dernière doit correspondre à la longueur de la présentation de l impression ou à un multiple de celle-ci. L épaisseur du revêtement Cr ne doit pas dépasser la plage de tolérance voulue sinon les alvéoles n ont plus assez de contenance pour la couleur. Au contraire, si cette tolérance est dépassée, les duretés de surface sont trop faibles et le nombre d impressions diminue. Les valeurs typiques se situent souvent entre d Cr =4µm 15µm. La sonde FN5D est proposée pour le nécessaire contrôle process (voir Ill. 1); elle est utilisée avec l appareil portatif FMP150. Cette sonde permet la mesure simultanée et hautement précise des deux revêtements sur le cylindre fini (Mode duplex). Il est également possible de mesurer l épaisseur Cu et Cr individuellement après l étape de revêtement associée (Mode dual). La FN5D est configurée pour mesurer sur des cylindres d impression de toutes tailles (Ø 100 mm jusqu à Ø>500 mm). Deux prismes de positionnement facilement échangeables (accessoire sonde, voir Ill. 2) permettent de positionner la sonde de façon sure sur chaque type de cylindre et offrent ainsi des mesures répétables. La courbure et la conductivité sont compensées et n influencent pas le résultat. Ainsi, toutes les calibrations se font à l aide de l étalon plat et des substrats fournis avec la sonde (accessoire sonde). Pour la vérification voire la calibration de la sonde, un étalon Cr/Cu de d Cr =8µm est proposé, entre autres (voir Ill. 2). L appareil de mesure est également capable de mesurer les revêtements Cr les plus fins; cette mesure ne dépend pas de l épaisseur ni de la conductivité du revêtement Cu sous-jacent. Le système de mesure donne des indications sur l homogénéité de l épaisseur des deux revêtements du cylindre. Cela permet un contrôle qualité complet, optimal et efficace du revêtement galvanique Cr voire Cu sur des cylindres gravés. Les plages de mesure suivantes de la sonde FN5D sont disponibles en modes Duplex et Dual: d Cr jusqu à 30µm et d Cu jusqu à 7 mm. Dr. Hans-Peter Vollmar FISCHERSCOPE No. 04

5 «en pratique» Détecteur de dérive au silice (SDD): Un nouveau type de détecteur repousse la limite du mesurable Associé à la source de rayons X, le détecteur est le cœur d un appareil par fluorescence de rayons X. La R & D continue sur ce composant permet de mieux résoudre des applications existantes voire de répondre à de nouvelles applications. L exemple le plus récent Ill. 1 : Mesure avec un X-RAY XDV - SDD est la mise en œuvre du détecteur de dérive Si (Détecteur SDD) dans la gamme d appareils XRF de Helmut Fischer GmbH. Le SDD est un détecteur semi-conducteur Si ayant des fonctionnalités similaires à celles de la diode PIN Si utilisée de longue date. Dans le cas du SDD, la puce au silice est équipée d une structure annulaire spéciale ; celle-ci permet une meilleure détection des rayons X. Le SDD offre donc les propriétés suivantes: une très bonne résolution énergétique < 140 ev (FWHM Mn-kα) pour des surfaces actives de 10 mm² 100 mm². la possibilité d étudier des taux de comptage très élevés (quelques cps) pour une bonne résolution énergétique et le même spectre. une sensibilité élevée pour des énergies allant jusqu à 1keV. Cela permet de mesurer aussi le rayonnement Na-K ou les lignes L de Ni, Cu et Zn. Ces meilleures propriétés permettent au SDD de mesurer les applications suivantes: revêtements très fins. très faibles concentrations: éléments trace. éléments ayant un petit nombre atomique: Na, Mg et Al. avec des taux de comptage très élevés pour atteindre des temps de mesure très courts ou une faible dispersion de répétabilité. Deux exemples pratiques visent à démontrer les possibilités offertes par le SDD. Taux de comptage [cps] Cr Fe Zn Energie [kev] Ill. 2: Spectre d une sonde Cr/Zn/Fe avec env. 20mg/m² de Cr. Appareil: XAN 150, 50kV, filtre primaire Ni, ~ cps) Couches de passivation Cr En vue d une meilleure protection face à la corrosion, on applique souvent des couches de passivation Cr sur acier galvanisé ou sur aluminium. L épaisseur du revêtement Cr a diminué avec le temps et, actuellement, les revêtements les plus faibles n appliquent que 5-10mg/m² de Cr. L ill. 2 montre un spectre enregistré avec le SDD pour une couche de passivation Cr d environ 20mg/m². Le pic de Cr est env fois plus faible que la ligne de Zn la plus élevée; il reste cependant clairement au-dessus de l arrière-plan et se laisse ainsi bien mesurer. Tab. 1 montre les résultats pour une sonde Zn/Fe sans passivation. L écart type de 0,56mg/m² entraine une limite de détection de 1,5 mg/m² et une limite de quantification de 5 mg/m². De nos jours, on peut ainsi mesurer les revêtements de passivation les plus fins. Cr mg/m 2 Zn g/m 2 X. S X. S n.d.* ,08 Tab. 1: Mesure de la dispersion de répétabilité (25 fois à 100s) sur une sonde zéro (sonde Zn/Fe sans passivation) pour la détermination de la limite de détection avec un appareil XAN -150 (50kV, filtre primaire 100 µm Ni, ~ cps). * n.d. = non détectable Revêtements Au-/Pd dans la plage du nm Les applications électroniques utilisent également des revêtements de plus en plus fins. Notre exemple est un système Au/Pd/ Ni/Cu/circuit imprimé avec des épaisseurs de revêtements Au et Pd allant jusqu à quelques nm. Tab. 2 montre une comparaison d appareils à tube compteur proportionnel, diode PIN et SDD. Type de détecteur Tube compteur proportionnel (diaphragme de 0,2 mm) Détecteur PIN (diaphragme de 1 mm) Détecteur SDD (diaphragme de 1 mm) 50 nm Au 24 nm Pd Epaisseur de revêtements 2,2 nm 3 nm s 4,3 % 13 % V 0,9 nm 1,2 nm s 1,8 % 4,8 % V 0,2 nm 0,5 nm s 0,4 % 2,1 % V Tab. 2: Différents types de détecteurs avec écarts type s et coefficients de variation V obtenus. Le détecteur SDD permet d obtenir les meilleurs résultats de la comparaison. En conclusion: La répétabilité sensiblement meilleure entraîne la possibilité de mesurer également des revêtements Au et Pd très fins. Mais l exactitude des appareils équipés de SDD est également plus élevée, car le signal utile est moins perturbé par l arrière-plan ou les lignes de fluorescence voisines grâce à la résolution énergétique élevée. Dr. Bernhard Nensel No. 04 FISCHERSCOPE

6 «en détail» Mesure d épaisseur de revêtements sans influence de la géométrie avec la sonde FTD 3.3 brevetée Généralités concernant la mesure sur surfaces courbes: Lorsqu on mesure des épaisseurs de revêtements, le principe des courants de Foucault est particulièrement sensible aux changements de géométrie. On utilise généralement un procédé électromagnétique pour la mesure non destructive d épaisseurs de revêtements sur substrats ferreux et non ferreux. En fonction du type d application, on utilise soit la méthode à induction magnétique, soit celle à courants de Foucault. Dans les deux cas, le principe de mesure se base sur l influence du champ magnétique alternatif de la sonde sur l épaisseur du revêtement à mesurer. Les champs électromagnétiques possèdent une élasticité spatiale: la géométrie du spécimen influence donc le résultat de la mesure. Des revêtements sur substrats convexes sont surévalués car la courbure réduit significativement le couplage du champ magnétique au substrat et fait croire à un revêtement supplémentaire. Pour les substrats concaves, on mesure une épaisseur de revêtements trop faible. Pour pouvoir mesurer précisément sur des surfaces courbes, il faut obligatoirement étalonner sur une pièce d origine non revêtue et de même courbure. Si la courbure change, une nouvelle calibration s avère nécessaire. Quand on est confronté à beaucoup de pièces différentes, cela représente un effort de calibration conséquent. S ajoute à cela que l on doit disposer de pièces d origine non revêtues. Le principe des courants de Foucault est considérablement plus sensible aux changements de géométrie de la pièce que le procédé à induction magnétique. Solution: La sonde FTD3.3 à courants de Foucault et à compensation de courbure permet de mesurer précisément des revêtements de peinture, laque et éloxal sur n importe quelle géométrie de pièce avec une seule calibration. La sonde à courants de Foucault FTD3.3 permet de réduire notablement le temps de mesure par rapport aux sondes conventionnelles car elle compense la courbure du substrat sans nécessiter de calibration supplémentaire. Ill. 1: Mesure de l épaisseur de peinture sur des stores avec la sonde FTD3.3 intégrée à un appareil DUALSCOPE FMP100 Préparation: Mesures comparatives entre la sonde FTA 3.3 conventionnelle et une sonde FTD 3.3 à compensation de courbure L illustration 3 (page suivante) montre le résultat d une mesure comparative entre deux types de sondes. Pour ce faire, on a utilisé une feuille de calibration pour simuler un revêtement de peinture sur des cylindres de laiton de courbures différentes. La calibration des deux sondes a été faite sur une tôle plate. Les valeurs mesurées par la sonde FTA3.3 reflètent l influence caractéristique de la courbure. L épaisseur de revêtements mesurée augmente rapidement par rapport à l épaisseur réelle lorsque la courbure augmente. La sonde FTD3.3 à compensation de courbure permet de mesurer les épaisseurs de revêtements quasi-correctement. Sonde FTD3.3: sur surface convexe Sonde FTD3.3: sur surface concave Sonde FTA3.3: sur surface convexe Sonde FTA3.3: sur surface concave Store Store Store Store x = µm x = µm x = µm x = µm s = 1,11 s = 1,09 s = 0,59 s = 1,00 Ill. 2: Mesure de l épaisseur de peinture sur des stores avec les sondes FTD3.3 et FTA3.3, respectivement du côté convexe et concave. x= moyenne de l épaisseur de revêtements; s= écart type. (toutes les moyennes x se basent sur 40 mesures) FISCHERSCOPE No. 04

7 Epaisseur de revêtements mesurée (m) Comparaison des sondes FTD3.3 et FTA3.3. Epaisseur de revêtements de consigne: 35.1 µm Rayon de courbure (mm) Ill. 3: Mesure comparative: Sonde à courant de Foucault classique FTA3.3 par rapport à une sonde FTD3.3 à compensation de courbure; (épaisseur absolue du revêtement en fonction du rayon de courbure) L avantage de la sonde FTD3.3 apparaît clairement. Il est possible de mesurer, sans effort supplémentaire et selon le principe des courants de Foucault, des épaisseurs de revêtements sur les métaux non ferreux conducteurs d une forme quelconque, et ce quasiment sans que la géométrie de la pièce n influence la valeur mesurée. Application pratique sur des stores en aluminium peint L exemple applicatif des «Stores en aluminium peint» montre clairement l avantage pratique et le gain de temps pour l utilisateur. Il faut déterminer l épaisseur de peinture du côté convexe et FTD3.3 FTA 3.3 du côté concave. Aucune lamelle non revêtue n était disponible; seule une tôle plate en aluminium l était. Cela n a pas posé de problème à la sonde FTD3.3 qui a été calibrée avec cette tôle. Comme, chez Fischer, les sondes à courant de Foucault sont compensées en conductivité, la tôle peut même être dans un autre alliage d aluminium. Les mêmes mesures du store effectuées avec la sonde standard FTA3.3 ont donné des résultats divergents (illustration 2). Pour pouvoir mesurer correctement dans ce cas, il faut calibrer la sonde FTA3.3 des deux côtés du store. Cela nécessite un store non revêtu ayant la même géométrie. En conclusion : Dans des conditions comparables (calibration sur un matériau aluminium plat car aucun matériau courbe n est disponible), seule la sonde FTD3.3 offre une mesure correcte. Le résultat est également remarquable: la précision de la sonde FTD3.3 est presque comparable à celle de la sonde conventionnelle FTA3.3; on note cela par le biais du bon écart type s mesuré. Dipl.- Ing. Stefan Haverich «en pratique» Mesure de métaux lourds sur des jouets pour enfants à l aide du principe de fluorescence de rayons X En fait, on devrait partir du principe que, pour les jouets d enfants, seuls sont utilisés des matériaux inoffensifs. Cependant, en production de poupées, ballons, etc., il y a des brebis galeuses; on entend ainsi parler de temps à autres dans les gros titres de jouets dangereux. Sur une base hebdomadaire, l association de consommateurs RAPEX de l UE met en garde contre des produits qui ont été identifiés par l administration des états membres. Il s agit là de pointer du doigt non seulement les risques d étouffement ou d électrocution, mais également des éléments ou substances nocives. Au sein de l UE, un jouet testé est estampillé d un label. Mais que désignent des labels connus comme ST et CE? Un produit n obtient le label ST (Sécurité Testée) que lorsque le fabricant mandate un organisme certifié afin de vérifier que le produit répond aux directives européennes. L organisme certifié est alors également indiqué sur le label ST. Des contrôles réguliers permettent de garantir la conformité de la production. En revanche, le label CE (Conformité Européenne) est Ill. 1: X-RAY XDV - SDD : mesure de jouets No. 04 FISCHERSCOPE

8 apposé par le fabricant lui-même lorsqu un produit tombe sous le coup d une directive européenne; il n est donc confirmé par aucun organisme indépendant. L analyse par fluorescence de rayons X offre donc une méthode simple pour déterminer rapidement et de façon non destructive les concentrations en Pb, Hg, Cd et autres métaux lourds; elle est un bon complément à l analyse chimique. Le tableau 1 indique les limites de détection (écart type triple d une sonde zéro) pour différents plastiques et mesurées avec un FISCHERSCOPE XDV -SDD. On peut ainsi tester les limites réglementaires. Si elle est utilisée comme méthode de balayage, la XRF avertit lorsqu une valeur donnée a été dépassée. Il est alors possible de lancer des analyses chimiques plus poussées afin de valider le résultat. En Europe, les jouets pour enfants sont soumis à la directive sur les jouets resp. à la norme sur les jouets DIN EN 71. Cette norme décrit par ex. les critères de test des propriétés mécaniques et physiques, des liaisons organiques, des jouets électriques, mais également des limites de migration de certains métaux lourds. Le tableau 1 liste les limites actuellement en vigueur pour les métaux lourds. Par exemple, les limites de Cr, Ba, Sb et As ont été nettement dépassées dans un granulat plastique ABS brun (tableau 1). La XRF ne permet naturellement pas de mesurer la migration des éléments, mais elle permet de déterminer la concentration en métaux lourds sur un point donné. On peut donc appliquer la devise: «S il n y a rien dedans, rien ne peut non plus s extraire». Selon la norme, le jouet est plongé dans de l acide chlorhydrique à 0,07 mol/l pendant une voire deux heures; celui-ci simule le milieu gastrique. Ce qui se dissout dans ce bain est ensuite analysé, la plupart du temps par AAS ou ICP. L inconvénient de cette méthode est qu il faut détruire le jouet et que le contrôle est relativement lourd. Elément Seuils DIN EN 71 en ppm Limites de détection POM PVC ABS bleu en ppm en ppm en ppm Exemple de mesure ABS brun en ppm Sb 60 42,6 43,2 24, (180) As 25 3,9 8,7 2,7 42 (3,8) Ba ,0 87,0 60, (79) Cd 75 17,4 19,2 22,2 10 (8,4) Pb 90 8,7 12,6 6,5 4 (4,3) Hg 60 2,4 8,1 1,5-3 (2,6) Se 500 1,5 4,2 1,2 5 (1,7) Cr 60 11,7 54,0 7, (281) Tableau 1: Limites de DIN EN -71 et limites de détection pour trois matériaux plastique différents en ppm (FISCHERSCOPE XDV -SDD, 50 kv, filtre Al, temps de mesure 25 * 300 s, diaphragme 1 mm). Les moyennes (écarts types entre parenthèses) sont indiquées pour la sonde ABS brun. Les limites pour Sb, As, Ba et Cr sont clairement dépassées. Il est également possible de mesurer ponctuellement la concentration en polluants, comme par exemple sur l oeil peint d un visage en plastique. La XRF permet de mesurer rapidement un lot complet et d en sortir certaines pièces polluées qui ne seraient pas apparues lors d un contrôle aléatoire. Un autre avantage réside dans le fait que tous les matériaux présentant une concentration trop élevée en métaux lourds sont déterminés. En théorie, on peut les utiliser tant qu aucun élément interdit ni qu aucune substance interdite ne s extrait du matériau. Mais si on savait que la poupée préférée de son enfant possède un «noyau» en plomb, on ne le laisserait jouer avec, même si les textes disent qu aucune migration de plomb n est décelable. Dr. Simone Dill FISCHERSCOPE No. 04

9 «en détail» Détermination de la dureté et d autres propriétés mécaniques sur des FEUILLES MINCES à l aide du TEST D INDENTATION INSTRUMENTE La détermination des propriétés mécaniques à l aide du test d indentation instrumenté (DIN ISO 14577) sur des feuilles métalliques ou plastique minces est moins simple à mettre en œuvre que sur des matériaux massifs. Cependant, si on prête attention à quelques étapes importantes durant la préparation du spécimen et lors de l interprétation des résultats, cette application ne représente pas de problème insoluble pour l utilisateur. Une des sources d erreurs est la fixation de la feuille sur une base plate et stable. Si la feuille est posée de façon non plane ou si un collage douteux entraine de l air inclus, celle-ci se fléchit pendant la mesure. La mesure d indentation est altérée. Une composante élastique supplémentaire de taille différente s ajoute. (Ill. 1 et Tab. 1) Pour les feuilles moins flexibles ou pour des spécimens d une épaisseur supérieure à 200 µm, il y a une deuxième possibilité. Des surfaces de feuilles plates (env. 1 cm 2 ) sont collées avec une colle dure sur une base plane. La cire dure convient parfaitement dans ce cas. On peut la répartir de façon uniforme en un fin film de colle. Fischer propose à cet effet un support de spécimen universel. On peut l équiper de quatre support de mesure de hauteur différente. (Ill. 3). Comme le collage nécessite une chauffe de la cire, du spécimen et du support à environ 200 C, cette méthode extrait du plastique. CuSn6 Ruban 1 sans ou avec une mauvaise fixation Profondeur d indentation [µm] Ill. 1: Profondeur d indentation / Effort d une bande de CuSn6 pas ou mal fixée CuSn6 Ruban 1 Les bandes plient durant les mesures HM N/mm 2 H IT Effort [mn] N/mm 2 HV E IT /(1-v s GP a X s V% Min Max Tab. 1: Bande de CuSn6 pas ou mal fixée - Valeurs fortement dispersées à cause de la déformation En principe, deux solutions s offrent à nous. On peut facilement monter les feuilles plastique ou métalliques minces jusqu à une épaisseur d environ 200 µm autour d un cylindre. Pour ce faire, Fischer propose un dispositif spécial de fixation de feuille. (Ill. 2) 2 ) IT % Ill. 3: Support de spécimen universel pour la fixation de petits spécimens fins avec de la cire dure Les deux supports peuvent être utilisés avec le FISCHERSCOPE HM2000XYp et avec le PICODENTOR HM500. Le FISCHERSCOPE HM2000S ne permet que le collage sur un support spécimen stable. Profondeur d indentation [µm] CuSn6 Ruban montage 200 Ruban 1 Ruban 2 Ruban Effort [mn] Ill. 4: Profondeur d indentation / Effort (n=10 à chaque fois) 3 bandes de CuSn6 de duretés différentes Pour les feuilles très minces («revêtements»), il faut tenir compte de l influence du matériau substrat sur le résultat. Ill. 2: Système de fixation de feuille pour la fixation de feuilles plastique ou métalliques minces Nous avons effectué des mesures avec le système de fixation de feuille sur trois bandes de bronze (CuSn6) de duretés différentes (mou, quart-dur, mi-dur). L épaisseur de la feuille se situe entre 75 µm et 170 µm. L illustration 4 montre le diagramme effort profondeur d indentation des bandes. No. 04 FISCHERSCOPE

10 Les tableaux 2 4 montrent les différentes propriétés mécaniques des différents spécimens avec une faible dispersion. Les résultats ne sont pas faussés par l erreur de levée. Ruban 1 montage HM N/mm 2 H IT N/mm 2 GP a HV E IT /(1-v s X s V% ) IT % Ruban 2 montage HM N/mm 2 H IT N/mm 2 GP a HV E IT /(1-v s X s V% Ruban 3 montage HM N/mm 2 H IT N/mm 2 GP a HV E IT /(1-v s X s V% Tab. 2 4: Propriétés mécaniques de 3 bandes de CuSn6 de duretés différentes, montées Différentes méthodes de préparation (Montage & Collage) entrainent des différences de propriétés allant jusqu à 15% pour les spécimens CuSn6. Cela vaut pour l évaluation Vickers conventionnelle (Ill. 5) et pour le test d indentation (Tab. 5 6). 2 ) 2 ) IT % IT % Ill. 5: Indentation Vickers (Fmax : 1000 mn) bande de CuSn6, comparaison collage montage CuSn6 collage CuSn6 collage HM N/mm 2 HM N/mm 2 H IT N/mm 2 GP a HV E IT /(1-v s X s V% H IT N/mm 2 GP a HV E IT /(1-v s X s V% Tab. 5 6: Propriétés mécaniques (n=10 à chaque fois) bande de CuSn6, comparaison collage montage Les différentes fixations du CuSn6 en sont la cause. Le collage monte à 200 C, ce qui accroît la valeur EIT. Le montage entraîne des valeurs inférieures. (le CuSn6 formé à froid possède un module E plus faible que celui qui est recuit.) 2 ) 2 ) IT % IT % Pour obtenir des mesures comparables, il faut garantir une préparation cohérente. En dehors de la force et du temps, celle-ci influence également le résultat de la mesure. Dipl.-Phys. Gottfried Bosch «en pratique» Mesure KTL non destructive dans des longerons de carrosserie avec la «cavity probe» V3FGA06H Dans l industrie automobile, la garantie anti-corrosion est devenue une indication de qualité bien plus significative pour les véhicules de tourisme. La mise en œuvre de cette garantie est très exigeante quant à la protection anti-corrosion et à son contrôle qualité. Les tolérances voulues de l épaisseur du revêtement KTL doivent être tenues à coup sûr, particulièrement dans des zones inaccessibles à l intérieur des longerons et colonnes de la carrosserie (tôle acier galvanisé) car c est là que la corrosion peut se développer longtemps de manière inaperçue. La mesure directe et non destructive de l épaisseur KTL dans ces cavités était, jusqu à présent, quasiment impossible. Généralement, des carrosseries étaient prélevées de façon aléatoire, puis détruites afin d atteindre les points de mesure. Cela implique un coût très élevé et, en comparaison, un gros intervalle entre les tests. Nous avons développé la «cavity probe» V3FGA06H pour répondre précisément aux besoins de cette application. Grâce à sa concep- FISCHERSCOPE No. 04

11 Ill. 1: Sonde V3FGA06H, mesure pratique sur une carosserie (photo usine VW) tion, on peut introduire simplement cette sonde dans presque toutes les ouvertures d accès des longerons resp. colonnes et on peut mesurer l épaisseur KTL de façon précise et non destructive. La sonde (capteur à induction magnétique) est optimisée pour des revêtement KTL caractéristiques inférieurs à 25 µm (avec le Zn). Grâce à sa tête mobile à trois points d appui, la sonde se positionne toujours de façon sûre et répétable sur la surface intérieure du longeron, même sans contact visuel. En raison de la grande mobilité (degré de liberté) de la tête de sonde, celle-ci est capable de mesurer sur des surfaces planes, mais aussi courbes dans le longeron. La i A1 A2 A3 A4 A5 A n x s(x) Tableau 1: Exemple de mesure typique avec une sonde V3FGA06H ; Mesure par différents utilisateurs sur le même point de mesure (on ne note aucune différence systématique de l épaisseur de revêtements mesurée entre les différents utilisateurs A1 A6) sonde est équipée d une butée avec échelle qui permet de mesurer sur le point de mesure imposé à une distance définie de l ouverture d accès. La distance maximum Point de mesure/butée est de 170 mm, ce qui permet de couvrir toute la plage caractéristique entre les ouvertures d accès. La tête de sonde est usinée en plastique afin d éviter de rayer le revêtement KTL lors de l insertion de la sonde. La «cavity probe» V3FGA06H met à disposition de l industrie automobile une sonde qui permet une mesure précise, rapide et non destructive de l épaisseur KTL, même dans les cavités jusque là inaccessibles de la carrosserie. En conclusion: Les avantages de cette sonde sont évidents: une réduction significative des coûts (réduction voire suppression des tests destructifs) et des résultats rapides qui permettent une intervention immédiate sur le processus de revêtement KTL. Dr. Hans-Peter Vollmar Nous remercions VW AG Wolfsburg pour la photo de l usine. No. 04 FISCHERSCOPE

12 «actualités» La nouvelle sensation en mesure de dureté PICODENTOR HM500 Le bon choix pour les applications HighTech! HELMUT FISCHER - tout sous la main Pour le développement de systèmes de mesure de micro-dureté, HELMUT FISCHER se base sur le principe «tout sous la main»: la tête de mesure, l automatisation comme le pilotage et le logiciel applicatif sont des développements internes à HELMUT FISCHER. Cela garantit que tous les composants clé se combinent au mieux et garantit également un service après-vente à long terme. C est ainsi que le nouveau PICODENTOR HM500 offre un retour sur investissement et une sécurité process maximum ainsi qu une mise en œuvre décisive pour la mesure de micro-dureté en se basant sur les avantages suivants: Mesure de dureté de 0, N/mm 2 (env. 0, HV) Efforts de test de 0, mN Résolution en effort 100nN et Résolution en distance 40pm Conforme à DIN EN ISO 14577: Détermination de la dureté à partir des parts élastiques/plastiques et du coefficient d indentation élastique EIT ainsi que d autres grandeurs plastique caractéristiques Avantages pour l utilisateur: Stable pour une meilleure performance: conception de base en granit compacte pour une stabilité et une rigidité élevées en température. Utilisation simple et transparente, et positionnement de l axe Z automatique grâce à une règle intégrée à l image vidéo ou au Joystick avec fonction autofocus. Analyse des courbes mesurées à l aide du logiciel WinHCU et export des données. Analyse topographique de la structure de la surface avec microscope à force atomique (AFM) en option. Positionnement extrêmement précis de la table à +/- 0.5 µm pour une bonne précision de positionnement. Nouveau transfert raccourci entre le système optique et l indenteur pour un début de mesure accéléré et une meilleure précision de positionnement. Design séduisant en granit et inox. Logiciel WinHCU: la solution professionnelle pour de nombreux processus de mesure, de la programmation à la formation opérateur simplifiée, en passant par la représentation graphique des courbes mesurées et la gestion des données. Applications PICODENTOR HM500: des revêtements très fins et mous 100nm jusqu aux revêtements durs comme le DLC. FISCHER INSTRUMENTATION ELECTRONIQUE SARL 7 rue Michael Faraday F Montigny-le-Bretonneux Tel : +33 (0) Fax: +33 (0) france@helmutfischer.com hellerdruck.com FISCHERSCOPE No. 04