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Monsieur Charles Lechner à Bruxelles, - Appareil à essayer la dureté des matériaux.-
L'essai de la dureté s'effectue par renfoncement d'un objet très dur dans la matière à essayer,L'essai de pression par bille de Brinell,basé sur ce principe, est bien le plus usuel. Suivant cette méthode une bille en acier dur d'un diamètre déterminé est pressée sur une charge accroissant lentement jusque un maximum donné dans la matière à essayer,et la profondeur ou le diamètre de l'empreinte obtenue est mesuré à l'aide d'un instrument de me- sure approprié,tel qu'un instrument à mesurer la profondeur ou un microscope.Suivant la profondeur ou la grandeur du diamètre qui en dépend on calcule alors la dureté à l'aide de formules dé- terminées.
Les machines construites pour ces essais sont ou bien de lour- des presses fixes,ou bien des appareils portatifs;Dans les presses fixes la force est mesurée principale neuf au moyen de fléaux de balances,de boites de mesure ou de manomètres.L'évaluation de 1' empreinte de la bille même est généralement effectuée en mesurant le diamètre de l'empreinte à l'aide d'une loupe ou d'un microsco- pe;toutefois certaines presses sont munies d'un instrument de
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mesure destiné à mesurer la profondeur de l'empreinte pendant 1' enfoncement de la bille.
Mais par suite de leur poids énorme ces presses ont un champ d'application limité, ,parce qu'en général seules de petites pièces à travailler peuvent être amenées sous la presse, tandis que des grandes pièces on doit découper des parties pour l'essai.un autre inconvénient de ces presses avec instrument à mesurer la profondeur combiné consiste en ce que cet instrument mesure en même temps la déformation de toute la presse qui,quoique minime par suite d'une construction lourde,affecte l'exactitude des résultats de mesure.
Dans les presses portatives on évite l'inconvénient de devoir amener la matière à essayer à. la presse,mais dans ces presses les instruments de mesure de précision pour mesurer la force, tels que les fléaux de balances etc. ne peuvent plus être employés à cause de leur grand poids.pour cette raison on utilise souvent la défor- mation de la presse pour mesurer la force.Mais comme cette déforma- tion doit être très minime à cause de la rigidité, nécessaire de la presse,elle est multipliée par des leviers appropriés et ensuite seulement transmise à.
un dynanomètre.Toutefois cette méthode de me- sure n'est parfaite que si les leviers peuvent être immobilisés dans la position déterminée une fois pour toute$,attendu que le moindre changement de position du centre de rotation des leviers produit une grande variation d'amplitude au dynanomètre et rend ainsi illusoire toute la détermination de la force.ce sont préci- sément les presses portatives,dans lesquelles on emploie de préfé- renoe cette détermination de la forceront exposées à des secous- ses et des chocs et par conséquent à des perturbations,dans les rapports de multiplication,
de sorte qu'une vérification continu- elle devient nécessaire .Une évaluation de l'empreinte de la bille à l'aide d'un instrument à mesurer la profondeur lors de l'appliea- tion de la charge n'est pas connue jusqu'à présent dans les presses Brinell portatives à cause de la grande déformation de ces petites presses et à cause du grand poids et de la sensibilité aux influ- ences extérieures des instruments de mesure nécessaire,
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On arrive ainsi à poser le problème de créer une presse Bri- nell.' légère,portative et applicable partout,dont la détermination de force donne un résultat invariablement exact,
et dans laquelle la profondeur de l'empreinte de la bille peut être lue directement lors de Inapplication de la charge de façon à supprimer l'évalua- tion ultérieure de l'empreinte de la bille au moyen de microscopes ou d'autres instruments de mesures qui ne sont pas solidaires de la presse,
Ce problème est résolu par la présente invention.
La presse a la forme d'un étrier en U et est fabriquée en acier à ressorts.A l'un a des bras de l'étrier sont appliquées deux armures b et c pour la réception des billes ou cônes d'acier très' durs, tandis que sur l'autre bras et se trouve la commande pour la production de foroe,par exemple une tige filetée e avec vis sans fin ! et roue à vis g, qui permet de faire monter ou descendre la tige ± suivant le sens de rotation de la manivelle h,Cette dispo- sition permet d'essayer sans aucun chargement de la presse elle- même non seulement des pièces à l'intérieur de l'étrier,mais aussi d'exercer des forces sur des pièces à essayer plus grandes,
en ser- rant la presse entre la pièce à essayer et un point fixe et en appliquant la charge par la rotation de la manivelle dans le sens convenable.Le dos i de l'étrier,soumis à des efforts de flexion lors de l'application de la charge,a par exemple la forme d'un double T,ce.qui donne une grande résistance pour un poids aussi réduit que possible..! l'un des coudes de l'étrier est fixé un dy- nanomètre ou manomètre k dont la broche de commande 1 sollicitée par un ressort m,est poussée contre l'extrémité d'une tige n,s'é- tendant parallèlement à la fibre neutre de l'étrier et soudé ou brasé par son autre extrémité à l'autre coude de l'étrier,
lors de l'application de la charge l'étrier flâchit suivant le sens de la charge circulairement vers l'extérieur ou l'intérieur.Dans cette opération la tige brasée dévie dans la direction de la tangente et transmet ainsi la déformation dans une proportion plus grande au manomètre.La valeur de la déformation mesurée forme la mesure
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de la force exercée.Cette disposition ne possède aucun levier de transmission mobile pour la multiplication de la déformation,de sorte qu'une variation dans le rapport de multiplication,qui est la cause principale des résultats erronés dans cette méthode de mesure,est complètement supprimée.Toute la disposition est logée dans un espace déterminé par la forme en U et recouverte d'une tô- le,donc protégée contre les influences extérieures.
Afin d'éviter l'évaluation ultérieure désagréable de l'emprein- te de la bille à l'aide d'un microscope ou de tout autre instrument de mesure non solidaire de la presse,on a appliqué à celle-ci un indicateur,qui indique automatiquement la profondeur de l'empreinte de la bille et par conséquent la dureté et la résistance de la ma- tière.
Cet te partie de l'invention fonctionne de la façon suivante :
Sur l'arbre 1 commandé par la manivelle se trouve un pignon denté 2,avec lequel engrène une roue dentée 3.La multiplication est déterminée de préférence de telle sorte que la roue dentée fait un tour pendant toute la course à prévoir pour un essai.Cette roue dentée dépasse une aiguille 4 sur une échelle graduée rotative 5, divisée en millimètres et indiquant en même temps la dureté et la résistance correspondantes.La course se compose du chemin de péné- tration de la bille dans l'éprouvette et du chemin de déformation de la presse elle-même.
L'essai se pratique de la façon suivante:
La pièce à essayer est montée entre la bille et la tige file- tée,et on applique à l'aide de la manivelle une charge d'environ 10 kgr.,qui peut 'être lue sur le manomètre k. Ensuite on place le zéro de l'échelle 5 sur l'aiguille 4 et on augmente la charge jus- qu'au maximum voulu par la rotation de la manivelle .L'aiguille 4 se déplace alors sur l'échelle ou cadran 5 et indique à la fin de la charge toute la course exercée (profondeur de l'empreinte plus chemin de déformation).pour mesurer maintenant la profondeur de l'empreinte,c'est-à-dire à quelle profondeur la bille a pénétré dans la matière à essayer,
on décharge de nouveau la presse jusqu' à 10 kgr.
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l'aiguille 4 ne revient alors que de la valeur correspondant à la déformation de l'étrier,de sorte que le nombre indiqué fina- lement par l'aiguille 4 donne la profondeur de l'empreinte de la bille et par conséquent la dureté et la résistance de la matière, La charge préalable de 10 kgr.peut être négligée en considération de la forte charge normale de 3000 kgr.
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Mr. Charles Lechner in Brussels, - Apparatus for testing the hardness of materials.
The hardness test is carried out by recessing a very hard object in the material to be tested. The Brinell ball pressure test, based on this principle, is indeed the most common. According to this method a hard steel ball of a determined diameter is pressed onto a load slowly increasing up to a given maximum in the material to be tested, and the depth or diameter of the impression obtained is measured using a Appropriate measuring instrument, such as a depth measuring instrument or a microscope. Depending on the depth or the size of the diameter which depends on it, the hardness is then calculated using certain formulas.
The machines built for these tests are either heavy stationary presses or portable devices; In stationary presses the main force is measured new by means of flails of scales, measuring boxes or manometers. The impression of the ball itself is usually made by measuring the diameter of the impression with a magnifying glass or microscopic; however, some presses are fitted with a measuring instrument.
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measure intended to measure the depth of the indentation during the depression of the ball.
But due to their enormous weight these presses have a limited field of application, because in general only small workpieces can be brought under the press, while large parts have to be cut out for the test. .Another disadvantage of these presses with a combined depth measuring instrument is that this instrument simultaneously measures the deformation of the entire press which, although minimal due to heavy construction, affects the accuracy of the measurement results .
In portable presses the inconvenience of having to bring the material to be tested to is avoided. the press, but in these presses the precision measuring instruments to measure the force, such as the flails of scales etc. can no longer be used because of their great weight. for this reason the deformation of the press is often used to measure the force. But as this deformation must be very small because of the rigidity, necessary of the press , it is multiplied by appropriate levers and only then transmitted to.
a dynanometer. However, this method of measurement is only perfect if the levers can be immobilized in the position determined once and for all $, since the slightest change in the position of the center of rotation of the levers produces a large variation in amplitude with the dynanometer and thus renders the whole determination of force illusory. These are precisely the portable presses, in which this determination is preferably employed, of the force exposed to shocks and shocks and consequently to disturbances, in the multiplication ratios,
so that continuous verification becomes necessary. An evaluation of the ball footprint using a depth measuring instrument when applying the load is not known until now in portable Brinell presses because of the great deformation of these small presses and because of the great weight and sensitivity to external influences of the measuring instruments required,
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We thus arrive at the problem of creating a Bri- nell press. ' light, portable and applicable everywhere, whose strength determination gives an invariably exact result,
and wherein the depth of the ball indentation can be read directly when the load is not applied so as to eliminate subsequent evaluation of the ball indentation by means of microscopes or other measuring instruments who are not in solidarity with the press,
This problem is solved by the present invention.
The press has the shape of a U-caliper and is made of spring steel, to one of the arms of the caliper are applied two armors b and c for the reception of very hard steel balls or cones , while on the other arm and is the control for the production of foroe, for example a threaded rod e with worm! and worm wheel g, which makes it possible to raise or lower the rod ± according to the direction of rotation of the crank h, This arrangement makes it possible to test without any loading of the press itself not only the parts to the inside the caliper, but also to exert forces on larger test parts,
by clamping the press between the part to be tested and a fixed point and by applying the load by turning the crank in the appropriate direction. The back i of the caliper, subjected to bending forces during application load, for example in the shape of a double T, which gives great resistance for a weight as low as possible ..! one of the bends of the caliper is fixed a dy- nanometer or manometer k whose control pin 1, activated by a spring m, is pushed against the end of a rod n, extending parallel to the neutral fiber of the caliper and welded or brazed by its other end to the other elbow of the caliper,
when the load is applied, the caliper flexes in the direction of the load circularly towards the outside or the inside. In this operation the brazed rod deviates in the direction of the tangent and thus transmits the deformation in a greater proportion large pressure gauge The value of the deformation measured forms the
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of the force exerted.This arrangement has no movable transmission lever for the multiplication of the strain, so that a variation in the multiplication ratio, which is the main cause of the erroneous results in this measurement method, is completely suppressed .The whole arrangement is housed in a space determined by the U-shape and covered with a sheet, thus protected against external influences.
In order to avoid the unpleasant subsequent evaluation of the impression of the ball using a microscope or any other measuring instrument which is not integral with the press, an indicator has been applied to the latter, which automatically indicates the depth of the ball indentation and consequently the hardness and resistance of the material.
This part of the invention operates as follows:
On the shaft 1 controlled by the crank there is a toothed pinion 2, with which a toothed wheel 3 meshes. The multiplication is preferably determined such that the toothed wheel makes one revolution during the entire stroke to be provided for a test. This toothed wheel passes a needle 4 on a rotating graduated scale 5, divided into millimeters and indicating at the same time the corresponding hardness and resistance. The stroke consists of the path of entry of the ball into the test piece and the path of deformation of the press itself.
The test is carried out as follows:
The test piece is mounted between the ball and the threaded rod, and a load of about 10 kgr. Is applied with the aid of the crank, which can be read on the manometer k. Then we place the zero of scale 5 on needle 4 and the load is increased to the maximum desired by the rotation of the crank. Hand 4 then moves on the scale or dial 5 and indicates at the end of the load the entire stroke exerted (depth of the indentation plus deformation path). to now measure the depth of the indentation, i.e. how deep the ball has penetrated into the material to be try,
the press is again unloaded up to 10 kgr.
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needle 4 then only returns to the value corresponding to the deformation of the caliper, so that the number finally indicated by needle 4 gives the depth of the ball impression and consequently the hardness and the resistance of the material, The preliminary load of 10 kgr. can be neglected in consideration of the heavy normal load of 3000 kgr.