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Machine pour la détermination de la résistance des métaux et en particulier de la fonte
La présente invention est relative à une machine permet- tant de déterminer les divers coefficients de résistance d'un métal à des efforts différents , tels que traction , cisaillement ,flexion ,dureté .
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En ce qui concerne la fonte on sait que sa limite élastique c'est-à-dire le taux de travail unitaire maximum pour lequel le métal ne manifeste pas de déformations perma- nentes, est très voisin de son taux de rupture . Or il est particulièrement intéressant de connaître le diagramme des déformations en fonction des efforts dans la partie située entre la limite élastique et la limite de rupture et de pouvoir suivre l'opération dans cette partie .Or dans les machines actuelles , le passage entre ces deux limites se fait rapidement et il n'est pas possible en pratique d'examiner l'éprouvette au cours de ce passage Cette difficulté réside du fait que la commande employée pour la machine ne permet pas un mouvement ralenti régulier ,
surtout si la commande est effectuée à la main
Dans le but de remédier à cet inconvénient , l'invention prévoit que l'accroissement de l'effort sur l'éprouvette
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diminue à mesure que cet effort croît tout en conservant la même vitesse pour le moteur de commande de la machine, cette notion de "moteur" impliquant également la commande à la main .
A cet effet la machine suivant l'invention comporte une liaison dêformable tel qu'un système vis-écrou prenant appui sur l'éprouvette et déterminant le déplacement angu- laire d'un levier pesant , la déformation de cette liai- son étant obtenue par l'action du moteur susdit .
D'autres caractéristiques de l'invention résident notamment dans le système d'enregistrement des efforts sur l'éprouvette en fonction des déformations de celle-ci.
La machine suivant l'invention permet par le simple changement des supports d'éprouvette ou outils d'effectuer les divers essais , tels que traction , flexion , cisaille- ment , dureté .
Les dessins annexés indiquent à titre d'exemple non limitatif un mode d'exécution de l'invention . Celle-ci s'étend aux diverses particularités originales que com- porte la disposition représentée .
La fig.l est une vue de la machine du côté de la commande .
La fig.2 est une vue du côté opposé à la fig.l.
La fig.3 est une vue de l'outil de flexion .
La fig. 4 est une vue de l'outil de cisaillement .
La fig.5 est une vue de l'outil de dureté .
Dans le cas de la fig.l , l'éprouvette 2 est disposée sur le support 2a et est soumise à un effort vertical exercé par une pièce 2b coulissant dans le support 2a.
Sur cette pièce prend appui une tige 3 constituant
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l'extrémité d'une liaison déformable . Cette liaison défor- mâble comporte un écrou 3a dans lequel s'engage une vis 3b connectée en un point intermédiaire d'un levier 4 et guidée dans la partie supérieure du bâti 5 de la machine . Cet écrou est mis en rotation par une roue dentée 3c tournant librement autour de l'axe de la vis 3b et munie de deux paires de pattes verticales telles que 3d et entre lesquelles sont engagées les extrémités de deux bras tels que 3f soli- daires de l'écrou 3a.
Dans le but de faciliter les déplace- ments verticaux de ces bras ,ceux-ci coopèrent avec les pattes susdites par l'intermédiaire de roulement à billeso
La commande de la roue dentée 3c se fait par la mani- velledont l'axe est fileté et engrène avec une roue globique 6a.
Cette roue globique est reliée à un arbre 6b par l'intermédiaire d'un dispositif de changement de sens de marche constitué par le levier de commande 7 , le manchon à griffe 7a glissant sur l'arbre 6b , d'un train de roues coniques 7b, 7c, 7d , engrenant entre elles et dont la dernière est calée sur l'axe de la manivelle L'arbre 6b @ porte une/roue dentée t engrenant avec la roue 3c spécifiée précédemment
Il est aisé de voir que suivant que le manchon à griffe 7a engrène avec la roue 7b ou la roue globique 6a ,on a une rotation rapide ou lente de l'écrou 3a.
La rotation de l'écrou est destinée à faire monter la tige 3b 0 Le levier 4 étant réuni au bâti par deux bielles 4a et 4b connectées à l'une de ses extrémités , celui-ci pivote dans le sens de la flèche X en entraînant par son autre extrémité le cable 8 qui est enroulé sur un tambour solidaire de l'axe du balancier pesant 9 en passant sur un guide en portion de couronne 9a
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solidaire du dit axe . Un élément 9b solidaire du balancier a sa position réglable par vis par rapport à celui-ci de manière à pouvoir régler la tension du cable . Le poids propre du levier 4 , des organes (3a, 3b, 3c, 3d etc...) constituant la liaison déformable est équilibré par un contrepoids 10 monté sur un levier 10a , articulé en 10b par rapport au bâti et connecté au point intermédiaire du obvier 4.
Lors du pivotement du levier 4 dans le sens de la flèche X l'effort résistant qui tend à s'opposer à ce pivotement est dû au couple du balancier 9 qui se déplace angulairement . L'effort résistant est donc proportionnel au sinus de l'angle de pivotement du balan- cier , cet angle de pivotement étant proportionnel à la montée de la tige 3b. Dans ces conditions on voit que l'accroissement de l'effort sur l'éprouvette 2 diminue à mesure que l'effort croît et pour une même valeur de la montée de la dite tige 3b. L'enregistrement des efforts appliqués sur l'éprouvette se fait en utilisant l'ampli- tude de pivotement du balancier , mais étant donné que cette amplitude est en rapport avec l'éffort suivant le sinus de l'angle il importa de déterminer également le déplacement de l'appareil enregistré suivant le sinus de cet angle .
A cet effet , une crémaillère guidée 11 passant par l'axe de pivotement du balancier engrène avec une roue dentée lla calée sur l'axe d'une aiguille indicatrice llb ; un bras 11c est calé sur cette crémail- 1ère. Un autre bras lld calé sur l'arbre du balancier détermine le déplacement du bras llc par l'intermédiaire d'un ergot constitué par un galet llf. L'aiguille llb et la roue dentée 11a sont donc déplacées en fonction du
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sinus de l'angle de platement du balancier c'est-à-dire en fonction de l'effort sur l'éprouvette .La. rotation de la roue dentée lla est transmise par une cordelette 12 tendue par un poids 12a à un tambour enregistreur 12b.
Une pointe traçante 13 se déplace sur ce tambour parallèlement à l'axed de celui-ci Le déplacement de cette pointe est effectué en fonction des déformations de l'éprouvette par le système suivant:
Une tige 13a guidée prend appui sous l'éprouvette 2 à l'endroit où l'on désire mesurer sa déformation Elle prend appui à l'extrémité d'un levier d'amplification 13b dont le point fixe intermédiaire peut varier de position . L'extrémité du levier 13b est reliée à une tringle verticale 13c connectée à un levier coudé 13d pivoté sur le bâti Le point de pivotement de ce levier coudé 13d est relié par une biellette 13f à l'extrémité d'un bras 13h portant la pointe traçante L'autre extrémité du levier 13d est reliée en un point inter- médiaire au bras 13h par une autre biellette 13m.
Au milieu de cette dernière est articulée une tige 13k pivotée par son extrémité sur le bâti Sous la condition que la figure formée par les biellettes 13f et 13m ,le bras 13h et le levier 13d puisse former un carré ou un rectangle , la pointe traçante se déplacera suivant une ligne droite Cette dispo- sition présente l'avantage de permettre l'utilisation d'un bras très long pour la pointe traçante
En manoeuvrant la manivelle 6 on obtiendra sur le tambour 12b l'inscription du diagramme de déformation en fonction des efforts sur l'éprouvette ,la partie de ce diagramme étant obtenue d'abord rapidement pendant la période des déformations élastiques ensuite de plus en plus lentement à mesure que l'on s'approche de la limite de rupture
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Dès que l'éprouvette est rompue ,
importe d'em- pêcher le retour brusque du levier dans sa position infé- rieure , retour qui serait de nature à détériorer la machine
Dans ce but une corde 14 s'enroulant autour de l'axe du balancier passe en faisant un ou plusieurs tours morts sur un axe fixe 14a solidaire du bâti , s'en- roule ensuite autour de l'arbre 6b et est finalement attaché à un point 14b.
Sous l'action du couple du ba- lancier et du poids 14b la corde 14 est fortement tendue et serre fortement contre l'axe fixe 14a et empêche par suite le retour du balancier , Si l'on fait tourner l'arbre 6b dans le sens correspondant à la descente du balancier , cette rotation détermine le relâchement de la corde 14 entre le dit arbre et l'axe fixe 14a et par suite permet le glissement de la corde autour de cet axe et un abaissement correspondant du balancier .
A l'effet d'éviter la relâchement complet de la corde entre l'axe fixe 14a et le balancier lorsque celui-ci est revenu à sa position inférieure , la partie du cable enroulée autour de l'axe fixe 14a (fig.2) est maintenue sous une légère tension grâce à une cordelette 15 attachée en 15a à la corde 14 et soumise à l'action d'un poids 15b insuffisant pour vaincre les frottements de la corde 14 sur l'axe fixe ,
Telle que décrite , la machine est apte à effectuer des essais pour lesquels on agit par poussée sur l'éprou- vette c'est-à-dire des essais de flexion , cisaillement, dureté à la bille de Brinell etc...
Ces divers essais sont effectués moyennant le changement du support d'éprou-
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vette ou " outil " 2a qui seront décrits plus loin
On peut aussi effectuer à l'aide de la même machine des essais de traction Dans ce but on déconnecte la bielle 4b et l'on fixe à l'extrémité de la bielle 4c un bras 16 (en pointillé à la figol) à l'extrémité duquel est adaptée une mâchoire 16a dans laquelle est pincée une extrémité de l'éprouvette de traction (non figurée),l'autre extrémité de cette éprouvette étant pincée dans une machoire analogue 16b portée par une vis 16c et dont la position est réglable par un volent 16d.
Le pivotement du levier 4 dans le sens de la flèche X est'obtenu lors d'un essai de traction en remplaçant le support 2a par une pièce rigidement fixée au bâti et contre @ laquelle prend appui l'extrémité de la tige 2b. L'enregistre- ment du diagramme de traction se fait sur le tambour 12b d'une façon analogue à ce qui a été dit plus haut ,pour autant que l'on ait prévu un levier d'amplification (non figuré) transmettant les déplacements par exemple du bras 5 à l'extrémité du levier coudé 13d.
L'outil de flexion (figo3) comporte une base 16 destinée à être adaptée sur le bâti de la machine ,un montant 16a solidaire de la dite base et muni d'une douille verticale 16b dans laquelle est guidée une tige 16c terminée en biseau à la partie inférieure .Sur la base 16 sont disposés deux blocs tels que 17 destinés à supporter l'éprouvette . La distance entre ces blocs est réglable à l'aide de vis telles que 17a coulissant dans une rainure longitudinale correspondante de la base Une tige verticale 18 guidée également sert à trans- mettre les déformations de l'éprouvette vers l'appareil enre- gistreur .
L'outil de cisaillement représenté à la fig. 4 com-
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porte une base 19 destinée à être fixée rigidement sur le bâti de la machine , un montant 19a solidaire de la dite base et muni à sa partie supérieure d'une douille lgb dans laquelle est guidée une pièce 19c sur laquelle prend appui la tige 2b de l'écrou 3a. Cette pièce porte une douille 20 munie d'un trou 20a dans lequel s'engage @ la tête d'une éprouvette cylindrique : la tige de celle- ci est également engagée dans une autre douille 21d vissée dans le support 19a . L'abaissement de la pièce 19c par un effort suffisamment grand produit le cisaille- ment de l'éprouvette .
Un levier 21 pivoté sur la base 19 agit lorsqu'il est poussé à la main , dans le sens de la flèche Y sur deux butées élastiques 21a et 2lb dont l'une (21a) est destinée à agir sur un plan incliné 19f prévu à la base de la pièce 19c de manière à refouler celle-ci vers le haut et dont l'autre 2lb agit pour refouler hors des douilles 21d et 20 les morceaux de l'éprouvette cisaillée .
L'outil de dureté est analogue à l'outil de flexion, il ne diffère de ce dernier que par le remplacement de la tige 16c (fig.3) par une pièce 22 (fig.5) dont l'extré- mité inférieure est munie d'une bille de Brinell.
EN RESUME IL EST REVENDIQUE :
1. Machine pour la détermination de la résistance des métaux fragiles et notamment des fontes et aciers trempés dans laquelle l'effort appliqué sur l'éprouvette du métal est obtenue par un moteur dont la vitesse est située entre deux limites relativement rapprochées , comportant des moyens pour que l'accroissement de l'effort sur l'éprou- vette diminue à mesure que cet effort croît et ce pour une
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même vitesse du moteur o
2.
Machine pour la détermination de la résistance des métaux et notamment des fontes comprenant un support approprié pour l'éprouvette du métal , une pièce créant un effort sur la dite éprouvette ,une liaison déformable prenant appui lors de sa déformation sur la pièce susdite un moteur pour déterminer cette déformation , un balancier pesant déplacé angulairement autour de son point d'articulation par l'effet de la déformation susdite
3. Machine suivant la revendication 2 dans laquelle la liaison déformable comporte un système vis-écrou ,dont l'écrou est mis en rotation par le moteur susdit
4.
Machine suivant la revendication 3 comportant un levier pivoté sur le bâti de la machine et dont une des extré- mités est connectée au système déterminant le déplacement angulaire du balancier , la vis du système vis-écrou étant connectée en un point intermédiaire de ce levier
5. Machine suivant les revendications 2 à 4 comportant un système d'enregistrement des efforts appliqués à l'éprou- vette , des moyens pour compenser sur le dit système d'enre- gistrement le poids propre des organes constituant la liaison déformable
6. Machine suivant lesrevendications 1 à 5 comportant un appareil destiné à enregistrer des efforts appliqués à l'éprouvette , une liaison entre l'appareil susdit, et l'axe de picotement du balancier , cette liaison étant telle que l'appareil soit déplacé en fonction du couple créé par le balancier
7.
Machine suivant la revendication 6 dans laquelle cette liaison comprend une roue dentée calée sur l'appareil ,
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une crémaillère coopérant avec cette roue dentée et. passant par l'axe de pivotement du balancier , un bras calé per- pendiculairement sur cette crémaillère , un autre bras parallèle à celui-ci lorsque la charge est nulle et calé sur l'arbre du balancier , un ergot dont la position est réglable porté par ce dernier bras et coopérant avec le premier bras susdit .
8. Machine pour la détermination de la résistance des métaux et notamment de la fonte , comportant un système d'enregistrement des efforts appliqués sur l'éprouvette, un tambour d'enregistrement mis en rotation par ce sys- tème , une pointe traçante se déplaçant longitudinalement sur ce tambour , une tige prenant appui contre l'éprou- vette à l'endroit où l'on mesure la déformation , un levier d'amplification connecté à la dite tige et destiné à amplifier ces déformations , un levier coudé dont une, des extrémités est reliée à l'extrémité libre du levier d'amplification , une biellette reliant le point de pi- votement du levier coudé à l'extrémité d'un bras portant la pointe traçante , une seconde biellette reliant l'ex- trémité libre du levier coudé à un point intermédiaire du dit bras ,
une tige articulée par une de ses extrémités au milieu de cette seconde biellette et'pivotée par son autre extrémité au bâti , de façon à ce que la pointe traçante'--se déplace suivant une ligne droite .
9. Machine suivant la revendication 8 dans laquelle le rapport entre les bras du levier d'amplification est réglable par déplacement du point d'articulation de celui-ci .
10. Machine suivant la revendication 2 comportant
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des moyens pour déterminer la déformation de la liaison dans un sens ou dans 16 autre; un cable ou analogue s'enroulant 1 sur un tambour solidaire du balancier 2 autour d'un axe fixe solidaire du bâti et 3 autour d'un axe en rotation déterminant la déformation de la liaison susdite de façon 1 à freiner le mouvement de chute du balancier 2 à permettre le retour de celui-ci à sa position initiale .
11. Machine suivant les revendications 1 à 9 dans laquelle les divers essais tels que flexion , cisaillement , dureté sont effectués en changeant les supports d'éprouvettes ou " outils ".
12. Dans une machine suivant la revendication Il un outil de flexion comportant un support muni de deux blocs d'appui réglables destinés à supporter l'éprouvette , une pièce coulissante destinée à appuyer sur l'éprouvette et un logement pour la tige prenant appui au dessous de l'éprouvette et dont les déplacements sont transmis à la pointe traçante du tambour d'enregistrement.
13. Dans une machine suivant la revendication 11 dans laquelle un outil de cesaillement constitué par un support comportant un logement dans lequel s'engage une partie de l'éprouvette , l'autre partie de celle-ci étant disposée dans un logement prévu dans une tige reliée à la liaison déformable, un levier pivoté sur le dit support , deux pointeaux déplacés par la manoeuvre du dit levier et dont l'un est destiné à agir sur un plan incliné pratiqué à la partie inférieure de la tige et l'autre est destiné à refouler hors de leur logement les parties cisaillées de l'éprouvette 14. Dans une machine suivant la revendication 3 des moyens'pour connecter à l'extrémité du levier une griffe
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de traction d'une éprouvette , l'autre griffe étant reliée au bâti de la machine .
15. Machine pour la détermination de la résistance des métaux et notamment de la fonte réalisée et mise en oeuvre en substance de la façon décrite ou comme re- présenté à titre d'exemple par les dessins annexés ,