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Procédé et appareil pour déterminer des caractéristiques désirées de corps individuels.
La présente invention se rapporte aux appareils pour essayer la dureté ou d'autres car-actéristiques physi- ques de corps en métal ou en d'autres matières, en mesurant la profondeur à laquelle un diamant ou autre organe de pé- nétration d'un genre approprié, de dimensions déterminées,, est enfoncé dans la matière par une charge déterminée.
Dans des usines, il est actuellement de pratique courante de choisir au hasard des échantillons des arti- cles produitdans ces usines et de soumettre ces échan- tillons à des essais destinés à déterminer la dureté ou d'au- tres caract éristiques, et, si les échantillons supportent avec succès les essais, d'admettre -.que tous les articles du stock, dans lequel les échantillons ont été choisis,
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possèdent sensiblement les mêmes caractéristiques que les échantillons. Cette méthode d'essai ne donne pas de garan- tie que des articles particuliers peuvent ne pas être dé- fectueux au point de vue de leur dureté, au point de vue des effets d'un traitement thermique quelconque auquel ils peuvent avoir étésoumis, ou au point de vue de carac- téristiques spécifiques quelconques.
L'un des buts de la présente invention est d'obte- nir un appareil, qui soit capable d'essayer de façon rapide et précise tous les articles produits, de manière à éliminer la possibilité que des articles particuliers, qui devraient être jetés au rebut, soient acceptés comme possédant les pro- priétés requises.
Cet appareil est particulièrement destiné à essayer la dureté d'articles métalliques, par un procédé suivant les principes de l'appareil d'essai de dureté Brinell bien connu, et travaille par comparaison; c'est-à-dire qu'on utilise un article particulier,' qui a été accepté après des essais précis, comme étalon ou élément de comparaison et qu'on essaie ensuite cet article sur l'appareil suivant l'invention, de façon à obtenir une indication de sa dure-.
té, -après quoi on essaie successivement les articles sem- blables produits, et si leur dureté, indiquée par l'appareil, est comprise dans des limites prescrites de l'étalon, on les accepte comme possédant la dureté convenable, tandis que si la dureté d'un article particulier quelconque n'est pas comprise dans les limites prescrites de l'étalon, on rejette cet article comme étant trop dur ou trop mou.
Les dessins ci-joints représentent différentes formes de réalisation de 1-'appareil suivant l'invention: La figure 1 est une vue en élévation d'une forme
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de réalisation préférée de l'appareil d'essai, avec des parties de celui-ci en coupe verticale;
La figure 2 est une vue en coupe verticale, à échelle agrandie, par le dispositif de contact servant à exciter l'électro-aimant du mécanisme actionnant le dis- positif indicateur;
La figure 3 est une vue en coupe transversale pas- sant par la valve régulatrice de pression, sensiblement com- me indiqué par la ligne 3-3 de la figure 1;
La figure 4 est une vue en élévation d'ensemble, montrant une forme de réalisation pratique de la machine d'essai suivant l'invention;
La figure 5 est une vue en coupe verticale d'un autre appareil d'essai construit suivant l'invention;
La figure 6 est une vue en coupe verticale d'un autre appareil d'essai suivant l'invention;
La figure 7 est une vue en élévation de côté d'un genre spécial d'appareil pour essayer un article creux, tel qu'un moyeu de roue;
La figure 8 est une vue en élévation de face de cet appareil, avec certaines parties en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 7; et
La figure 9 est une vue en élévation de détail d'un appareil quelque peu semblable, servant à essayer les caractéristiques de dureté et de flexion transversale d'un article, tel qu'un essieu.
Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 4, l'appareil suivant l'invention comprend un bâti 10, avec une embase 11, s'étendant latéralement, sur laquelle sont supportés les articles à essayer. La partie n
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supérieure ou tête 12 du bâti est située à une certaine dis- tance de la partie inférieure ou embase .Il, et le bâti est convenablement renforcé par une paire de nervures épais- ses 13, faisant saillie vers l'arrière. Le bâti 10 est monté sur une table appropriée 13', comme représenté sur la figure 4, de sorte que les parties de la machine, qui coo- pèrent avec la pièce ou article à essayer, sont situées à une hauteur convenable pour l'opérateur.
La pièce ou arti- cle à essayer est représentéen 14 et est placé sur une en- clume 17, en acier trempé ou autre matière appropriée, qui est montée sur l'extrémité supérieure d'une vis verticale 16. La vis 16 passe à travers l'embase 11 du bâti 10, qui porte un écrou de blocage 18,avec lequel engrènent les filets de la vis 16, de sorte que la vis est maintenue ri- gidement dans une position quelconque à laquelle elle est amenée. Pour serrer et bloquer l'écrou 18 sur la vis 16, il est prévu un boulon 19 dans l' écrou. L'extrémitéé in- férieure de la vis 16 porte un volant à main 20, au moyen duquel on peut régler la position de la vis en hauteur.
L'organe de pénétration, qui est repoussé dans l'article à essayer pour déterminer la dureté de ce dernier, est indiqué en 22 et peut être constitué par une bille en mé- tal trempé, comme on l'emploie habituellement pour effec- tuer un essai de dureté Brinell, ou peut être un diamant, comme cela peut être nécessaire, suivant la nature de la matière à essayer. L'organe de pénétration 22 est porté par un mandrin 24 et ce dernier est portpar un chariot 23, qui est monté de façon à pourvoir coulisser dans des glissières appropriées 25 ménagées sur la tête ou partie su- périeure 12 du bâti.
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L'extrémité supérieure de la tête 12 du bâti comporte un cylindre 26, dans lequel un piston 27 peut ef- fectuer un mouvement de va-et-vient; ce piston 27 est re- lié .au chariot 23 par la tige creuse 28. Le piston 27 et le chariot 23 sont en tempsnormal maintenus à l'extrémité supérieure de leur course au moyen d'un ressort 29, qui est logé à l'intérieur de la tige 28 et dont l'extrémité supérieure prend appui sur le piston 27, tandisque son extrémité inférieure prend appui sur une butée 30, qui est portée par un goujon transversal, 31, lequel est fixé dans la tête 12 et passe à travers des fentes verticales 32, ménagées dans des faces opposées de la tige 8.
Le fond 35 du cylindre 26 comporte un orifice 34 pour l'admission d'un liquide sous pression, tel que de l'huile, qui actionne le piston 27. En faisant agir un fluide sous pression sur le piston 27, on peut repousser l'organe de pénétration 22 dans la pièce à essayer 14 et, en limitant la pression maximum du liquide,.on peut soumet- tre l'organe de pénétration à une charge déterminée, qui le repoussera d'une distance déterminée dans la pièce à essayer, suivant la dureté de cette pièce.
Une pompe 37, qui est de préférence du type rota- tif et est commandée directement par un moteur électrique 38, fournit le liquide:sous pression destiné à actionner l'appareil. Le moteur 38 et la pompe 37 peuvent êtredis- posés sur ou au .=voisinage d'un réservoir ou bac à liquide 39, à partir duquel une conduite d'aspiration 40 va à la pompe. Dans des conditions normales et sauf pendant qu'on effectue un essai, la pompe 37, qui marche de façon continue, aspire simplement de l'huile à partir du réservoir 39 et la refoule par les conduites 41 et 42 dans un dispositif de distribution 44, normalement ouvert, à partir duquel
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l'huile est ramenée par le canal 47 et la conduite 48 au réservoir 39.
Le dispositif de distribution 44 comprend une boite 43, avec une chambre 45, dans laquelle l'huile est refoulée à partir de la conduite 42. Une valve, du type à piston plongeur 46, est montée de façon à pouvoir coulisser dans la boite 43 et son extrémité inférieure est en engagement avec une pédale 49. Lorsqu'on déplace la val- ve 46 vers le haut, en abaissant la pédale 49, l'épaulement 50 de la valve pénètre dans le canal 51 etarrête complète- ment l'écoulement de retour de la pompe 37 au réservoir 39.
La valve 46 est en temps normal maintenue dans sa position inférieure ou position d'ouverture, représentée sur la figure 1, par le ressort à boudin 52, qui agit sur une pe- tite plaque 53, montée sur le prolongement 54 de la valve.
La plaque 53 comporte, dans sa face inférieure, des rainu- res 55, qui sont disposées au-dessus du canal 51 et qui permettent en temps normal au liquide de s'écouler à par- tir de ce canal 51 dans la chambre 56 et de celle-ci dans le canal 47. Par suite, lorsque l'opérateur abaisse la pédale 49, pour effectuer un essai, la valve 44 est fermée et le liquide, refoulé par la pompe, sera envoyé par les conduites 58,59 et 56 au cylindre 26, de façon à action- ner le piston 27.
Comme l'essai de dureté de la pièce 14 a lieu par une mesure de la distance dont l'organe de pé- nétration 22 est repoussé dans la pièce à essayer, sous une charge définie déterminée d'avance, et comme cette char- ge dépend de la pression exercée sur le piston 27, on em- ploie une valve régulatrice de pression 60, qui est desti- née à laisser passer en dérivation dans le réservoir 39, le liquide refoulé par la pompe 37, lorsqu'une pression de refoulement déterminée d'avance est atteinte. Cette valve
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régulatrice de pression consiste en une boite 61, dans laquelle un piston plongeur 62, constituant l'organe de distribution, peut recevoir un mouvement de va-et-vient.
L'extrémité inférieure du piston plongeur 62 s'étend dans une chambre 63, dans laquelle le liquide est admis à par- tir de la conduite 59 par le raccord 64. Le piston plongeur 62 s'étend également à travers une chambre 65, à partir de laquelle le liquide est évacué, par le canal 66 et la conduite 67, dans le réservoir 39. La pression, qui est exercée sur le piston .27, agit sur l'extrémité inférieure du piston plongeur 62, et lorsque cette pression atteint la valeur déterminée d'avance, le piston plongeur est dé- placé vers le haut, en surmontant l'action du ressort 68, jusqu'à ce que l'épaulement 69 de ce piston plongeur 62 dépasse la paroi 70 de la chambre 65, en permettant ainsi à une partie du liquide souspression de retourner en déri- vation dans le réservoir 59.
La pression désirée, déterminée d'avance, est cal- culée d'après la nature de la matière à essayer et le carac- tère de l'essai à effectuer, ou d'après d'autres facteurs, et on règle la tension du ressort 68, au moyen de la vis 71, de façon à limiter la pression maximum à la valeur dé- terminée d'avance.
Pour empêcher la valve ou piston plongeur 62 de faire du bruit, on donne à ce piston plongeur une partie tronconique 72, qui va. en diminuant de diamètre à partir de l'épaulement 69, comme représenté sur la figure 1 ; en résulte que le liquide, qui est dévié à travers la valve régulatrice, s'écoule doucement et avec une turbulence mi- nimum dans la chambre 65. La valve ou piston plongeur '62 comporte également, à l'extrémité inférieure de la partie tronconique 72, une tête 73, qui présente sensiblement le même diamètre que le corps de la valve ou piston plongeur
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62 et qui comporte des rainures longitudinales 74, qui per- mettent au liquide de s'écouler à partir de la chambre 63 lorsque la tête 73 se trouve dans le canal reliant la cham- bre 65 à la chambre 65.
Pour mesurer la déformation de la pièce à essayer 14, sous la charge déterminée d'avance, déformation qui:, dans le cas considéré est la distance dont l'organe de pé- nétration 22 est repoussé dans la pièce à essayer, on em- ploie un calibre de profondeur ou indicateur 75, qui est montésur le bâti 10 directement au-dessus du chariot 23.
Cet indicateur peut présenter toute construction appropriée, mais est de préférence d'un type comprenant un index rota- tif, qui est en temps normal ramené à la position zéro par un ressort. Cet indicateur doit être d'un type compre- nant un cadran, gradué avec des divisions très fines, telles que des fractions de millimètre (par exemple des quarantiè- mes de millimètre) et doit également être actionné par une tige 76, avec un mécanisme approprié de multiplication du mouvement, par lequel l'index effectuera un déplacement relativement grand pour chaque déplacement relativement petit de la tige 76.
Pour que l'indicateur soit sensible à un déplacement de l'organe de pénétration 22 seulement pendant la partie de la course du chariot 23 pendant la- quelle l'organe de pénétration 22 déforme la pièce à es- sayer 14, il est prévu un organe de commande 77, qui est relié à la tige 76 et est disposé de façon à pouvoir être relié de manière amovible au chariot 23, pour se déplacer avec celui-ci. Ceci permet au chariot 23 de se déplacer ra- pidement vers le bas jusqu'à ce que l'organe de pénétration 22 vienne en contact avec la pièce à essayer 14, sans ac- tionner le calibre ou indicateur 75, et contribue à donner la rapidité désirée dans la réalisation des essais.
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L'organe de commande 77, dans la forme de réalisa- tion préférée de l'invention, consiste en une matière ma- gnétisable, telle que de l'acier doux ; le chariot- 23 porte un électro-aimant, qui, lorsqu'il est excité, attire cet organe de commande 77 et produit ainsi son déplacement avec le chariot 23. L'une des extrémité de l'enroulement de l'électro-aimant 78 est reliée à la masse au chariot 23, comme indiqué en 79, et son autre extrémité est connectée au bras 80,comportant un galet de contact 81, qui vient en engagement avec la lame conductrice 82, laquelle est fixée au bâti 10, mais est isolée de celui-ci.
L'électro- aimant 78 peut être excitépar une batterie 84, dont l'une des bornes est connectée à la lame 82 par le conducteur 83, et dont l'autre borne est connectée par un conducteur 89 à un dispositif de contact interrupteur 85, par lequel la batterie peut être reliée à la terre.
Ce dispositif de contact interrupteur 85 est dis- posé de façon à être actionné par le liquide sous pression et est, pour plus de facilité, associé avec la valve ré- gulatrice 60. Un canal 86, ménagé dans la boite 61 de la valve 60, communique avec la chambre 63 et, à l'extrémité supérieure de ce canal 86 est monté un piston plongeur':' 92, qui est en temps normal maintenu dans sa position inférieu- re par le ressort 93, mais qui est déplacé vers le haut par le liquide sous pression. Le prolongement 91 du piston plongeur , 92 porte une pièce de contact 90. Le dispositif interrupteur 85 comprend également une pièce 88, qui porte un contact 87, et ce dernier est placé de façon à être ren- contré par le contact 90, pour fermer le circuit de la bat- terie 84.
La pièce 88 est isolée de sa boîte 94; un ressort
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95 maintient élastiquement la pièce 88 dans la position représentée sur la figure 2, mais permet un réglage en position dans le sens vertical, pour faire varier la distan- ce entre les piècesde contact 87 et 90.
Il est important que.l'organe de pénétration 22 s'enfonce dans la pièce à essayer 14 à une vitesse relati- vement lente, mais sensiblement uniforme, pour- obtenir un essai précis. Il est également désirable d'éviter que l'organe de pénétration 22 vienne initialement en contact avec la pièce à essayer pendant qu'il se déplace à une vitesse relativement élevée, et il est par suite prévu un dispositif pour ralentir le mouvement de l'organe de pénétration 22 juste avant qu'il vienne en engagement avec la pièce à essayer et pour déplacer ensuite l'organe de pénétration à une vitesse relativement faible et uniforme.
Ce dispositif consiste en un cylindre 98, qui communique avec la conduite 59 par le raccord 99. Un piston 100 est monté de façon à pouvoir effectuer un mouvement de va-et- vient dans le cylindre 98 ; le mouvement de ce piston, sous l'action du liquide sous pression, est empêché en temps normal au moyen des ressorts 101, 102 et 103, disposés con- centriquement l'un à l'intérieur de l'autre. Ces ressorts exercent sur le piston 100 une charge, qui s'opposera au déplacement du piston 100 vers le haut sous l'action du liquide sous pression, de sorte que pratiquement la tota- lité du liquide, refoulé par la pompe 37, sera envoyée dans le cylindre 26 pendant le déplacement initial de l'organe de pénétration 22 vers le bas, amenant celui-ci en contact avec la pièce à essayer 14.
Ce déplacement sera par consé- quent rapide et, pendant ce déplacement, le ressort 29 est n comprimé et produit un accroissement dans la pression du
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liquide. La charge des ressorts 101, 102 et 103 sur le piston 100 est proportionnée de telle manière que le piston 100 commence à se déplacer vers le haut lordque l'accroissement dans la pression du liquide a comprimé le ressort 29 jusqu'au point où l'organe de pénétration est prêt à venir en contact avec la pièce à essayer 14.
Ce déplacement du piston 100 entraîne une partie du liquide refoulé par la pompe 37 et par conséquent réduit l'alimen- tation de liquide au cylindre 26 et ralentit ainsi le dé- placement de l'organe de pénétration 22. La pression du liquide continuant à s'accroître pendant le déplacement ultérieur de l'organe de pénétration 22, le piston 100 con- tinue à se déplacer vers le haut, et, comme la résistance au déplacement de l'organe de pénétration augmente, par suite du fait que cet organe agit sur la pièce à essayer, le mouvement du piston 100 constitue pour la pompe une résistance de charge, en formant un accumulateur ou dis- positif absorbant les à-coups,
en empêchant ainsi des va- riations indésirables dans la pression du liquide et en assurant un enfoncement de l'organe de pénétration 22 dans la pièce à essayer à la vitesse sensiblement uniforme dé- sirée.
Le ressort 93 et le piston plongeur 92 sont pro- portionné de telle manière que, lorsque l'organe de pénétra- tion 22 vient en contact avec la pièce à essayer 14, la pression du liquide dans le système sera suffisante pour avoir amené la pièce de contact 90 en engagement avec la pièce de contact 87, en fermant ainsi le circuit d'exci- tation de l'électro-aimant 78, de sorte que celui-ci atti- re l'organe de commande 77, ce qui aura pour résultat que
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cet organe de commande 77 se déplacera à partir de ce mo- ment avec le chariot 23, de manière que l'indicateur 25 me- surera la course de l'organe de pénétration dans la pièce à. essayer 14.
Comme le dispositif indicateur 75 mesure la course de l'organe de pénétration 22 dans la pièce à essayer 14, il est seulement nécessaire d'effectuer la lecture lorsque la charge maximum a été exercée sur le piston 27. Dans la fa- brication, il est important que la dureté des diverses piè- ces reste dans certaines limites par rapport à celle de la pièce acceptée comme étalon, et par conséquent, en essayant un groupe de pièces, il est seulement nécessaire pour l'o- pérateur de noter si l'aiguille de l'indicateur 75 s'arrête dans les limites prescrites sur le cadran. Si l'aiguille dépasse la limite supérieure, elle indique que la pièce est trop tendre, tandis que si l'aiguille s'arrête en- dessous de la limite inférieure, c'est que la pièce est trop dure.
Pour que l'opérateur puisse savoir si l'appareil exerce la même charge sur l'organe de pénétration 22, dans des essais différents., un manomètre 104 est monté sur le fond 35 du cylindre 26, pour indiquer la pression du liquide.
Bien que, pour la facilité du dessin, la pompe 37 et les divers dispositifs de contrôle aient été représentés com- me séparés du bâti de la machine, il est bien entendu que ces divers dispositifs de contrôle seront ordinairement placés dans la base ou table 13' ou entre les nervures 13, avec la pédale 49 placée comme représenté sur la figure 4. Le cylin- dre 26 peut être mis en communication avec l'atmosphère en un point situé en-dessous du piston 27, et une conduite de dé- charge 105 peut être prévue pour ramener au réservoir 39 tout liquide, passant au-delà du piston par suite de fuites.
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. La fig. 5 représente une variante, dans laquelle l'or- gane 110, actionnant le dispositif indicateur 111., est relié par friction au chariot 112, portant l'organe de pénétration 113,au moyen du poussoir à ressort 114; cet organe de com- mande 110 peut se déplacer dans une rainure 115 ménagée dans la plaque d'appui 117', qui est portée par le chariot 112, et est repoussé contre cette plaque par le poussoir à ressort 114. Un électro-aimant 116, porté par le chariot 112, est disposé de façon à éloigner le poussoir 114 de l'organe de commande 110,de façon à libérer celui-ci et à permettre au chariot 112 de se déplacer relativement à celui-ci.
Cet élec- tro-aimant 116 est en temps normal excité de façon à maintenir le poussoir 114 dans la position ramenée en arrière et est désexcité par un dispositif de commande sensible à la pression du liquide, qui est atteinte au moment où l'organe de péné- tration 113 vient en contact avec la pièce à essayer. La désexcitation de l'électro-aimant 116 libère le poussoir 114, et la pression du ressort sur celui-ci assure alors la liaison entre l'organe de commande 110 de l'indicateur et le chariot 112, de sorte que, à partir de ce moment, le déplacement de l'organe de pénétration 113 est montré par l'indicateur III.
L'une des extrémités de l'enroulement de l'électro- aimant 116 est reliée à la masse sur le chariot 112, et son autre extrémité est connectée à une lame conductrice 118, qui est portée par le chariot mais isolée de celui-ci. Une pièce de contact 119, portée par le bâti de la machine, est en temps normal repoussée en engagement avec la lame 118 par un ressort 120. L'une des bornes de la batterie 122 est connectée par le conducteur 121 à la pièce de contact 119, et L'autre borne de la batterie est connectée.à une pièce de
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contact mobile 123; qui est portée par un piston plongeur
124, mais isolée de celui-ci. Le contact 123 coopère avec un contact 125, relié à la masse, et est en temps normal maintenu en engagement avec ce contact par un ressort 126, agissant sur le piston plongeur 124.
Ce piston plongeur 124 est monté dans un cylindre 127 , auquel le liquide sous pres- sion est amené par une conduite 128. Le piston plongeur 124 et le ressort 126 sont proportionnés de telle manière que, lorsque la pression du liquide augmente jusqu'à la valeur pour laquelle l'organe de pénétration 113 vient en contact avec la pièce à essayer, le contact 123 sera écarté du con- tact 125 et interrompra ainsi le circuit d'excitation de l'électro-aimant 116 et permettra par suite au poussoir 114 de relier l'organe de commande 110 du dispositif indicateur au chariot 112.
La fig. 6 représente une autre variante, dans la- quelle l'organe 130, actionnant le dispositif indicateur 131, est disposé de façon à pouvoir être relié de manière amovible au chariot 132, portant l'organe de pénétration 133, par un piston plongeur 135, qui est monté dans un cylindre 136 ménagé dans le chariot 152. Le piston plongeur 135 comporte un pro- longement 137, qui vient en engagement avec l'organe de com- mande 130 et relie ce dernier au chariot 132. Le prolongement
137 du piston plongeur est en temps normal écarté de l'organe de commande 130 par le ressort 138. Le cylindre 136 est raccordé par un tuyau flexible 142 à la conduite 139, qui amène le liquide sous pression au cylindre 140, dans lequel est monté le piston 141.
Dans cette variante, le piston plongeur 135 et le ressort 138 sont proportionnés de telle manière que, lorsque la pression du liquide atteint la valeur pour laquelle l'organe de pénétration 133 vient en contact
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avec la ièce à essayer, le piston plongeur 135 sera ensuite actionné de telle manière que son prolongement 137 relie l'organe de commande 130 au chariot 132, dé sorte que le dépla- cement ultérieur du chariot 132 sera montré par l'indicateur
131.
Comme, en effectuant un essai, il est seulement né- cessaire pour l'opérateur de noter si l'aiguille de l'indi- cateur s 'arrête entre les limites supérieure et inférieure déterminées sur le cadran, il est évident qu'un opérateur peu expérimenté peut essayer de façon rapide et précise des pièces successives; à cause de cette rapidité et de cette précision des essais, il est industriellement possible d'essayer toutes les pièces qui doivent être employées dans la fabrication, en assurant ainsi une qualité de production plus élevée et plus uniforme qu'il n'a été possible de le faire jusqu'ici, avec la pratique consistant à essayer seulement quelques échantillons parmi un nombre relativement grand de pièces.
Dans la forme de réalisation particulière de la machine à essayer représentée sur les figs. 7 et 8, le procédé et l'appareil servant à appliquer une charge maximum détermi- née d'avance sur la pièce à essayer peuvent être ceux représen- tés sur les figs. 1 à 6, mais la machine est particulièrement destinée à l'essai de pièces qui sont creuses ou présentent une autre forme telle qu'elles ne pourraient pas être essayées sur une machine suivant l'une quelconque des formes de réali- sation de l'invention représentées sur les figs. 1 à 6. Une telle pièce est représentée sur la fig. 8 sous forme d'un moyeu de roue 10, comportant une(bride 11 et un prolongement tubulaire 12.
Dans une pièce de ce genre, il est important de déterminer les caractéristiques du métal au voisinage de l'an- gle entre la bride 11 et la partie tubulaire 12, à l'endroit où est représenté un congé IZ. L'appareil, destiné à essayer de façon précise une telle pièce, comprend un bâti 15, supporté sur une table 16, ce bâti comportant une embase 17 et une
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tête 18. L'embase 17 constitue un support sur lequel est monté le dispositif 20, portant la pièce à essayer. Ce dis- positif de support peut varier dans sa construction pour s'adapter à la forme de la pièce à essayer ; dans l'exemple considéré, il consiste en un corps en forme de console, de construction massive, comprenant une partie inférieure ou pied 21 et une partie, s'étendant latéralement en forme de mandrin, 22, au-dessus de la première.
Ce corps en forme de console est monté sur une vis 23, qui est vissée dans un écrou de serrage 25 ; monté dans l'embase 17. La partie infé- rieure 21 du corps 20 est fixée à la vis 23 au moyen du goujon fileté 26; on peut régler la position de la vis 23, pour faire varier la position en hauteur du corps 20, au moyen du volant à main 27. Lorsque le corps de support 20 est arrivé à la position de réglage convenable, on peut immobiliser la vis 23 en serrant l'écrou 25 au moyen du boulon 28; cette disposition est analogue à celle représentée sur la fig.l.
Le mandrin 22 peut présenter toute forme appropriée pour supporter la pièce à essayer en position pour l'applica- tion d'une charge déterminée d'avance sur celle-ci. Comme représenté, le mandrin 22 est de forme sensiblement cylindri- que, pour recevoir la partie tubulaire 12 du moyeu à'essayer, et, près de son extrémité extérieure, ce mandrin 22 porte un organe de pénétration 30, qui peut consister en une bille en acier trempé, telle que celle habituellement employée lorsqu'on effectue un essai de dureté Brinell. L'organe de pénétration 30 est placé dans une position telle qu'il vienne en engagement avec la partie de la pièce que l'on désire soumettre à un essai, et il peut être fixé au mandrin en munissant ce dernier d'une grille de retenue 31.
Le mandrin 22 comporte également un bouton de support en acier trempé 32, qui est disposé à
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une certaine distance axiale de l'organe de pénétration 30.
La surface supérieure de ce bouton de support 32 peut être meulée à une forme correspondant à celle de la surface de la pièce à essayer avec laquelle elle vient en contact.
Comme représenté sur la fig.8, le congé 13 de la pièce à essayer est situé au-dessus de l'organe de pénétration 30 et il serait par conséquent difficile d'exercer une charge directement au-dessus de l'organe de pénétration. On dispose par suite les parties de telle manière que la charge soit exercée, au moyen de la pièce 29, en un point légèrement décalé, par rapport à l'axe de l'organe de pénétration 30, vers le bouton 32. Par suite, lors de l'application de la charge, celle-ci fait non seulement enfoncer l'organe de pénétration 30 dans la surface interne de la pièce à essayer, mais pro- duit également me certaine flexion dans la partie tubulaire 12 de cette pièce, et c'est la somme de cette flexion et de cette pénétration de la bille 30 que l'on mesure.
Le principe sur lequel l'essai est effectué est que, pour des pièces sem- blables des mêmes dimensions et des mêmes caractéristiques mé- tallurgiques, la flexion et la pénétration combinées seront sensiblement uniformes, et qu'on peut par conséquent essayer les pièces successives et déterminer leur conformité avec la pièce, servant d'étalon, par des lectures de l'indicateur 38.
La pièce 29, servant à exercer la charge, est portée par le chariot mobile 42 et peut avoir une forme s'adaptant à la pice à essayer. Sur les dessins,elle est représentée comme consistant en un corps, allant en diminuant d'épaisseur et muni d'une pointe 33, qui s'adapte à la surface de la pièce à essayer. La pièce 29 est actionnée par un piston 36, se déplaçant dans un cylindre 35, auquel le liquide sous pression est amené par une conduite 37; la pression est engendrée et
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réglée de la manière précédemment décrite.
Le dispositif servant à mesurer la déformation com- prend un indicateur ou calibre de profondeur 38, qui est monté sur la tête 18 du bâti et comporte une aiguille ou index 43, et une tige 39, actionnant celui-ci et à laquelle l'organe de commande 40, susceptible d'être magnétisé, est articulé.
L'électro-aimant 41 peut commander les mouvements de l'indi- cateur, comme précédemment décrit en référence à l'électro- aimant 78 sur la fig.l.
Bien que l'organe de pénétration 30 ait été représen- té comme étant monté sur le mandrin 22, on comprendra qu'il pourrait être supporté par la pièce 29 et être remplacé par un simple support, sur la fig.8, lorsque les caractéristiques de la pièce à essayer ou la nature de l'essai à effectuer exigent que cet organe de pénétration agisse de l'extérieur au lieu d'agir de l'intérieur.
La fig.9 représente, de façon plus ou moins schémati- que, une application de l'invention pour l'essai d'une poutre, telle qu'un essieu de véhicule 45. Dans ce cas, l'essieu peut être placé sur des supports 46, situés à une certaine distance l'un de l'autre,sur une enclume 47, qui peut être fixée sur l'embase 17 du bâti. L'organe , servant à exercer la charge, est représenté en 48 et correspond à l'organe 29 précédemment décrit; l'enclume 47 peut être montée sur une vis 49, permet- tant un réglage en position et semblable à la vis de réglage en position 23, précédemment décrite en référence à la fig.8.
Dans le cas d'une poutre, telle qu'un essieu de véhicule, la flexion sous une charge déterminée d'avance sera une indica- tion de sa dureté ou du traitement thermique auquel l'essieu ou poutre a été soumis, et par conséquent, en comparant la flexion, représentée sur l'indicateur de l'appareil, avec la
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flexion produite par la même charge déterminée d'avance sur une pièce constituant l'étalon, on peut effectuer une compa- raison précise avec cette pièce-étalon.
REVENDICATIONS.
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1. Procédé pour essayer des corps individuels en vue dedéterminer des caractéristiques désirées de ceux-ci, en enfonçant un organe de pénétration dans la matière du corps soumis à l'essai, caractérisé en ce qu'on enfonce cet organe de pénétration dans cette matière à une vitesse sen- siblement uniforme, en exerçant une force qui augmente pen- dant la pénétration jusqu'à une valeur maximum déterminée d'avance, et en ce qu'on mesure la profondeur de pénétration due à cette force maxiumum déterminée d'avance.
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A method and apparatus for determining desired characteristics of individual bodies.
The present invention relates to apparatus for testing the hardness or other physical characteristics of bodies of metal or other materials, by measuring the depth to which a diamond or other member of penetration of a body. appropriate kind, of determined dimensions, is driven into matter by a determined charge.
In factories, it is presently common practice to select at random samples of the articles produced in such factories and to subject these samples to tests for hardness or other characteristics, and, if the samples successfully endure the tests, to admit that all the articles of the stock, from which the samples were chosen,
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have substantially the same characteristics as the samples. This test method does not give any guarantee that particular articles may not be defective in terms of their hardness, the effects of any heat treatment to which they may have been subjected, or from the point of view of any specific characteristics.
One of the objects of the present invention is to provide an apparatus, which is capable of quickly and accurately testing all articles produced, so as to eliminate the possibility that particular articles, which would have to be thrown away. scrap, are accepted as having the required properties.
This apparatus is particularly intended for testing the hardness of metal articles, by a method following the principles of the well known Brinell hardness tester, and works by comparison; that is to say that a particular article, which has been accepted after precise tests, is used as a standard or element of comparison and that this article is then tested on the apparatus according to the invention, so to get an indication of its duration.
After which the similar articles produced are successively tested, and if their hardness, indicated by the apparatus, is within the prescribed limits of the standard, they are accepted as possessing the suitable hardness, while if the hardness of any particular article is not within the prescribed limits of the standard, that article is rejected as being too hard or too soft.
The accompanying drawings show different embodiments of the apparatus according to the invention: Figure 1 is an elevational view of one form
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preferred embodiment of the test apparatus, with parts thereof in vertical section;
FIG. 2 is a view in vertical section, on an enlarged scale, through the contact device serving to energize the electromagnet of the mechanism actuating the indicating device;
Figure 3 is a cross-sectional view through the pressure regulating valve, substantially as indicated by line 3-3 of Figure 1;
Fig. 4 is an overall elevational view showing a practical embodiment of the testing machine according to the invention;
Figure 5 is a vertical sectional view of another testing apparatus constructed in accordance with the invention;
Figure 6 is a vertical sectional view of another test apparatus according to the invention;
Figure 7 is a side elevational view of a special kind of apparatus for testing a hollow article, such as a wheel hub;
Figure 8 is a front elevational view of this apparatus, with certain parts in section taken on line 2-2 of Figure 7; and
Figure 9 is a detail elevational view of a somewhat similar apparatus for testing the hardness and transverse flex characteristics of an article, such as an axle.
In the embodiment shown in Figures 1 to 4, the apparatus according to the invention comprises a frame 10, with a base 11, extending laterally, on which the articles to be tested are supported. Part n
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The top or head 12 of the frame is located at a distance from the bottom or base. It, and the frame is suitably reinforced by a pair of thick ribs 13, protruding rearwardly. The frame 10 is mounted on a suitable table 13 ', as shown in FIG. 4, so that the parts of the machine, which cooperate with the part or article to be tested, are located at a suitable height for the operator. .
The part or article to be tested is shown in 14 and is placed on an anvil 17, of hardened steel or other suitable material, which is mounted on the upper end of a vertical screw 16. The screw 16 passes through. the base 11 of the frame 10, which carries a locking nut 18, with which the threads of the screw 16 engage, so that the screw is held rigidly in any position to which it is brought. To tighten and block the nut 18 on the screw 16, a bolt 19 is provided in the nut. The lower end of the screw 16 carries a handwheel 20, by means of which the position of the screw can be adjusted in height.
The penetrating member, which is pushed back into the article to be tested to determine the hardness of the latter, is indicated at 22 and may consist of a hardened metal ball, as is customarily used to effect a Brinell hardness test, or may be a diamond, as may be necessary, depending on the nature of the material to be tested. The penetrator 22 is carried by a mandrel 24 and the latter is carried by a carriage 23, which is mounted so as to be able to slide in suitable guides 25 provided on the head or upper part 12 of the frame.
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The upper end of the head 12 of the frame comprises a cylinder 26, in which a piston 27 can effect a reciprocating movement; this piston 27 is connected to the carriage 23 by the hollow rod 28. The piston 27 and the carriage 23 are normally held at the upper end of their stroke by means of a spring 29, which is housed in the inside the rod 28 and the upper end of which bears on the piston 27, while its lower end bears on a stop 30, which is carried by a transverse pin, 31, which is fixed in the head 12 and passes through vertical slots 32, formed in opposite faces of the rod 8.
The bottom 35 of the cylinder 26 has an orifice 34 for the admission of a pressurized liquid, such as oil, which actuates the piston 27. By causing a pressurized fluid to act on the piston 27, it is possible to push back the the penetrator 22 into the test piece 14 and, by limiting the maximum pressure of the liquid, the penetrator can be subjected to a determined load, which will push it back a determined distance into the test piece. , depending on the hardness of this part.
A pump 37, which is preferably of the rotary type and is controlled directly by an electric motor 38, supplies the pressurized liquid for operating the apparatus. The motor 38 and the pump 37 may be placed on or in the vicinity of a liquid reservoir or tank 39, from which a suction line 40 goes to the pump. Under normal conditions and except while a test is being performed, pump 37, which runs continuously, simply draws oil from reservoir 39 and delivers it through lines 41 and 42 to a distribution device 44 , normally open, from which
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the oil is returned through channel 47 and line 48 to reservoir 39.
The distribution device 44 comprises a box 43, with a chamber 45, in which the oil is discharged from the pipe 42. A valve, of the plunger type 46, is mounted so as to be able to slide in the box 43. and its lower end is in engagement with a pedal 49. When the valve 46 is moved upwards, by lowering the pedal 49, the shoulder 50 of the valve enters the channel 51 and completely stops the flow. return of pump 37 to reservoir 39.
The valve 46 is normally maintained in its lower position or open position, shown in FIG. 1, by the coil spring 52, which acts on a small plate 53, mounted on the extension 54 of the valve.
The plate 53 comprises, in its lower face, grooves 55, which are arranged above the channel 51 and which normally allow the liquid to flow from this channel 51 into the chamber 56 and of this in the channel 47. Consequently, when the operator lowers the pedal 49, to carry out a test, the valve 44 is closed and the liquid, delivered by the pump, will be sent through the pipes 58, 59 and 56 to cylinder 26, so as to actuate piston 27.
As the hardness test of part 14 takes place by measuring the distance by which the penetrating member 22 is pushed back into the part to be tested, under a defined load determined in advance, and as this load depends on the pressure exerted on the piston 27, a pressure regulating valve 60 is used, which is intended to allow the liquid discharged by the pump 37 to pass by bypass into the reservoir 39, when a discharge pressure determined in advance is reached. This valve
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pressure regulator consists of a box 61, in which a plunger 62, constituting the distribution member, can receive a reciprocating movement.
The lower end of the plunger 62 extends into a chamber 63, into which liquid is admitted from the line 59 through the fitting 64. The plunger 62 also extends through a chamber 65, at from which the liquid is discharged, through the channel 66 and the pipe 67, into the reservoir 39. The pressure, which is exerted on the piston .27, acts on the lower end of the plunger 62, and when this pressure reaches the value determined in advance, the plunger piston is moved upwards, overcoming the action of the spring 68, until the shoulder 69 of this plunger 62 exceeds the wall 70 of the chamber 65, thus allowing part of the liquid under pressure to bypass back into reservoir 59.
The desired pressure, determined in advance, is calculated from the nature of the material to be tested and the character of the test to be carried out, or from other factors, and the tension of the tube is adjusted. spring 68, by means of screw 71, so as to limit the maximum pressure to the value determined in advance.
To prevent the valve or plunger 62 from making noise, this plunger is given a frustoconical portion 72, which fits. by decreasing in diameter from the shoulder 69, as shown in Figure 1; As a result, the liquid, which is diverted through the regulator valve, flows smoothly and with minimum turbulence into chamber 65. Valve or plunger 62 also has, at the lower end of the frustoconical part 72, a head 73, which has substantially the same diameter as the body of the valve or plunger
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62 and which has longitudinal grooves 74, which allow liquid to flow from chamber 63 when head 73 is in the channel connecting chamber 65 to chamber 65.
To measure the deformation of the part to be tested 14, under the load determined in advance, which deformation :, in the case considered is the distance by which the penetration member 22 is pushed back into the part to be tested, we use bends a depth gauge or indicator 75, which is mounted on frame 10 directly above carriage 23.
This indicator may have any suitable construction, but is preferably of a type comprising a rotary index, which is normally returned to the zero position by a spring. This indicator must be of a type comprising a dial, graduated with very fine divisions, such as fractions of a millimeter (for example 40ths of a millimeter) and must also be actuated by a rod 76, with a mechanism appropriate multiplication of movement, whereby the index finger will perform a relatively large displacement for each relatively small displacement of the rod 76.
In order for the indicator to be sensitive to a movement of the penetrating member 22 only during that part of the stroke of the carriage 23 during which the penetrating member 22 deforms the workpiece 14, there is provided a control member 77, which is connected to the rod 76 and is arranged so as to be able to be removably connected to the carriage 23, in order to move with the latter. This allows the carriage 23 to move rapidly downward until the penetrator 22 comes into contact with the test piece 14, without actuating the gauge or indicator 75, and helps to give the test. desired speed in carrying out the tests.
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Controller 77, in the preferred embodiment of the invention, consists of a magnetizable material, such as mild steel; the carriage 23 carries an electromagnet which, when energized, attracts this control member 77 and thus produces its movement with the carriage 23. One end of the winding of the electromagnet 78 is connected to ground to the carriage 23, as indicated at 79, and its other end is connected to the arm 80, comprising a contact roller 81, which engages with the conductive blade 82, which is fixed to the frame 10, but is isolated from it.
The electromagnet 78 can be excited by a battery 84, one of whose terminals is connected to the blade 82 by the conductor 83, and the other terminal of which is connected by a conductor 89 to a switch contact device 85, through which the battery can be earthed.
This switch contact device 85 is arranged so as to be actuated by the pressurized liquid and is, for greater ease, associated with the regulating valve 60. A channel 86, formed in the box 61 of the valve 60. , communicates with the chamber 63 and, at the upper end of this channel 86 is mounted a plunger ':' 92, which is normally maintained in its lower position by the spring 93, but which is moved towards the high by the pressurized liquid. The extension 91 of the plunger, 92 carries a contact part 90. The switch device 85 also comprises a part 88, which carries a contact 87, and the latter is placed so as to be encountered by the contact 90, to close. the battery circuit 84.
Exhibit 88 is isolated from its box 94; a spring
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95 resiliently maintains part 88 in the position shown in FIG. 2, but allows adjustment in position in the vertical direction, to vary the distance between contact parts 87 and 90.
It is important that the penetrator 22 penetrate the test piece 14 at a relatively slow, but substantially uniform speed in order to achieve an accurate test. It is also desirable to avoid the penetrator 22 initially coming into contact with the workpiece while it is moving at a relatively high speed, and there is therefore provided a device for slowing down the movement of the test piece. penetrator 22 just before it comes into engagement with the workpiece and thereafter to move the penetrator at a relatively low and uniform speed.
This device consists of a cylinder 98, which communicates with the pipe 59 by the connection 99. A piston 100 is mounted so as to be able to perform a reciprocating movement in the cylinder 98; the movement of this piston, under the action of the pressurized liquid, is normally prevented by means of the springs 101, 102 and 103, arranged concentrically one inside the other. These springs exert a load on the piston 100, which will oppose the upward movement of the piston 100 under the action of the pressurized liquid, so that substantially all of the liquid delivered by the pump 37 will be sent. in cylinder 26 during the initial downward movement of penetrator 22, bringing it into contact with the workpiece 14.
This displacement will therefore be rapid, and during this displacement the spring 29 is compressed and produces an increase in the pressure of the
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liquid. The load of the springs 101, 102 and 103 on the piston 100 is proportioned so that the piston 100 begins to move upward as the increase in liquid pressure has compressed the spring 29 to the point where the pressure penetrator is ready to come into contact with the part to be tested 14.
This movement of the piston 100 drives some of the liquid delivered by the pump 37 and therefore reduces the supply of liquid to the cylinder 26 and thus slows the movement of the penetrator 22. The pressure of the liquid continues to rise. increase during the subsequent movement of the penetrator 22, the piston 100 continues to move upwards, and, as the resistance to movement of the penetrator increases, as a result of this organ acts on the part to be tested, the movement of the piston 100 constitutes a load resistance for the pump, forming an accumulator or device absorbing the jolts,
thereby preventing undesirable variations in the pressure of the liquid and ensuring that the penetrating member 22 is driven into the part to be tested at the desired substantially uniform speed.
The spring 93 and the plunger 92 are so proportioned that when the penetrating member 22 comes into contact with the part to be tested 14, the pressure of the liquid in the system will be sufficient to have brought the part. contact 90 in engagement with the contact piece 87, thus closing the excitation circuit of the electromagnet 78, so that the latter attracts the control member 77, which will have the effect of result that
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this control member 77 will move from this moment with the carriage 23, so that the indicator 25 will measure the stroke of the penetrating member in the workpiece. try 14.
Since the indicating device 75 measures the stroke of the penetrator 22 through the test piece 14, it is only necessary to take the reading when the maximum load has been exerted on the piston 27. In manufacturing, it is necessary to take the reading. It is important that the hardness of the various parts remains within certain limits of that of the part accepted as a standard, and therefore, when trying a group of parts, it is only necessary for the operator to note whether the The indicator hand 75 stops within the limits prescribed on the dial. If the needle exceeds the upper limit, it indicates that the workpiece is too soft, while if the needle stops below the lower limit, the workpiece is too hard.
So that the operator can know if the apparatus exerts the same load on the penetrating member 22, in different tests., A pressure gauge 104 is mounted on the bottom 35 of the cylinder 26, to indicate the pressure of the liquid.
Although, for ease of drawing, the pump 37 and the various control devices have been shown as separate from the machine frame, it will be understood that these various control devices will ordinarily be placed in the base or table 13. 'or between the ribs 13, with the pedal 49 positioned as shown in figure 4. The cylinder 26 can be communicated with the atmosphere at a point below the piston 27, and a discharge line. load 105 can be provided to return to the reservoir 39 any liquid, passing beyond the piston as a result of leaks.
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. Fig. 5 shows a variant, in which the member 110, actuating the indicating device 111., is connected by friction to the carriage 112, carrying the penetrating member 113, by means of the spring plunger 114; this control member 110 can move in a groove 115 formed in the support plate 117 ', which is carried by the carriage 112, and is pushed against this plate by the spring plunger 114. An electromagnet 116 , carried by the carriage 112, is arranged so as to move the pusher 114 away from the control member 110, so as to release the latter and to allow the carriage 112 to move relative to the latter.
This electromagnet 116 is normally excited so as to keep the pusher 114 in the rearward position and is de-energized by a control device sensitive to the pressure of the liquid, which is reached when the control member. penetration 113 comes into contact with the part to be tested. The de-energization of the electromagnet 116 releases the pusher 114, and the pressure of the spring thereon then ensures the connection between the control member 110 of the indicator and the carriage 112, so that, from At this moment, the displacement of the penetrating member 113 is shown by indicator III.
One end of the winding of the electromagnet 116 is connected to ground on the carriage 112, and its other end is connected to a conductive blade 118, which is carried by the carriage but isolated from it. . A contact piece 119, carried by the frame of the machine, is normally pushed back into engagement with the blade 118 by a spring 120. One of the terminals of the battery 122 is connected by the conductor 121 to the contact piece. 119, and The other terminal of the battery is connected. To a part of
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mobile contact 123; which is carried by a plunger
124, but isolated from it. The contact 123 cooperates with a contact 125, connected to ground, and is normally maintained in engagement with this contact by a spring 126, acting on the plunger 124.
This plunger 124 is mounted in a cylinder 127, to which the liquid under pressure is supplied through a line 128. The plunger 124 and the spring 126 are proportioned in such a way that when the pressure of the liquid increases to the value for which the penetrating member 113 comes into contact with the part to be tested, the contact 123 will be separated from the contact 125 and will thus interrupt the excitation circuit of the electromagnet 116 and consequently allow the pusher 114 to connect the control member 110 of the indicating device to the carriage 112.
Fig. 6 shows another variant, in which the member 130, actuating the indicating device 131, is arranged so as to be able to be removably connected to the carriage 132, carrying the penetrating member 133, by a plunger 135, which is mounted in a cylinder 136 provided in the carriage 152. The plunger 135 comprises an extension 137, which engages the control member 130 and connects the latter to the carriage 132. The extension
137 of the plunger piston is normally moved away from the control member 130 by the spring 138. The cylinder 136 is connected by a flexible pipe 142 to the pipe 139, which brings the liquid under pressure to the cylinder 140, in which is mounted the piston 141.
In this variant, the plunger 135 and the spring 138 are proportioned in such a way that, when the pressure of the liquid reaches the value for which the penetrating member 133 comes into contact
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with the part to be tested, the plunger 135 will then be actuated such that its extension 137 connects the actuator 130 to the carriage 132, so that the subsequent movement of the carriage 132 will be shown by the indicator
131.
As, in carrying out a test, it is only necessary for the operator to note whether the pointer of the indicator stops between the upper and lower limits determined on the dial, it is evident that an operator inexperienced can quickly and accurately test successive parts; because of this speed and accuracy of testing, it is industrially possible to test all the parts that are to be used in manufacturing, thus ensuring a higher and more uniform production quality than has been possible to do so so far, with the practice of trying only a few samples from a relatively large number of parts.
In the particular embodiment of the testing machine shown in figs. 7 and 8, the method and apparatus for applying a predetermined maximum load to the part to be tested may be those shown in Figs. 1 to 6, but the machine is particularly intended for testing parts which are hollow or have some other shape such that they could not be tested on a machine according to any of the embodiments of the invention. invention shown in figs. 1 to 6. Such a part is shown in FIG. 8 in the form of a wheel hub 10, comprising a (flange 11 and a tubular extension 12.
In a part of this type, it is important to determine the characteristics of the metal in the vicinity of the angle between the flange 11 and the tubular part 12, where a fillet IZ is shown. The apparatus, intended to accurately test such a part, comprises a frame 15, supported on a table 16, this frame comprising a base 17 and a
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head 18. The base 17 constitutes a support on which the device 20 is mounted, carrying the part to be tested. This support device can vary in its construction to adapt to the shape of the part to be tested; in the example considered, it consists of a body in the form of a console, of massive construction, comprising a lower part or foot 21 and a part, extending laterally in the form of a mandrel, 22, above the first.
This console-shaped body is mounted on a screw 23, which is screwed into a tightening nut 25; mounted in the base 17. The lower part 21 of the body 20 is fixed to the screw 23 by means of the threaded stud 26; the position of the screw 23 can be adjusted, in order to vary the height position of the body 20, by means of the handwheel 27. When the support body 20 has reached the suitable adjustment position, the screw 23 can be immobilized by tightening the nut 25 by means of the bolt 28; this arrangement is similar to that shown in fig.l.
The mandrel 22 may have any suitable shape to support the part to be tested in position for the application of a predetermined load thereon. As shown, the mandrel 22 is of substantially cylindrical shape, to receive the tubular part 12 of the hub to be tested, and, near its outer end, this mandrel 22 carries a penetrating member 30, which may consist of a ball. made of hardened steel, such as that usually employed when performing a Brinell hardness test. The penetrator 30 is placed in a position such that it comes into engagement with the part of the part which it is desired to test, and it can be fixed to the mandrel by providing the latter with a grid of hold 31.
Mandrel 22 also has a hardened steel support button 32, which is disposed at
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a certain axial distance from the penetrating member 30.
The upper surface of this support knob 32 may be ground to a shape corresponding to that of the surface of the test piece with which it comes in contact.
As shown in Fig. 8, the fillet 13 of the test piece is located above the penetrating member 30 and it would therefore be difficult to exert a load directly above the penetrating member. The parts are therefore arranged in such a way that the load is exerted, by means of the part 29, at a point slightly offset, with respect to the axis of the penetrating member 30, towards the button 32. Consequently, when the load is applied, this not only forces the penetrating member 30 into the internal surface of the part to be tested, but also produces a certain bending in the tubular part 12 of this part, and it is the sum of this bending and this penetration of the ball 30 that is measured.
The principle on which the test is carried out is that, for similar parts of the same dimensions and the same metallurgical characteristics, the combined bending and penetration will be substantially uniform, and that therefore successive parts can be tested. and determine their conformity with the part, serving as a standard, by readings of indicator 38.
The part 29, used to exert the load, is carried by the movable carriage 42 and may have a shape adapted to the part to be tested. In the drawings, it is shown as consisting of a body, decreasing in thickness and provided with a point 33, which adapts to the surface of the part to be tested. The part 29 is actuated by a piston 36, moving in a cylinder 35, to which the pressurized liquid is supplied by a pipe 37; pressure is generated and
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set as previously described.
The device for measuring the deformation comprises a depth indicator or gauge 38, which is mounted on the head 18 of the frame and comprises a needle or index 43, and a rod 39, actuating the latter and to which the member control 40, capable of being magnetized, is articulated.
The electromagnet 41 can control the movements of the indicator, as previously described with reference to the electromagnet 78 in fig.l.
Although the penetrator 30 has been shown as being mounted on the mandrel 22, it will be understood that it could be supported by the part 29 and be replaced by a simple support, in fig. 8, when the characteristics of the part to be tested or the nature of the test to be carried out require that this penetrating member act from the outside rather than from the inside.
Fig. 9 shows, more or less schematically, an application of the invention for testing a beam, such as a vehicle axle 45. In this case, the axle can be placed on supports 46, located at a certain distance from each other, on an anvil 47, which can be fixed on the base 17 of the frame. The member, used to exert the load, is shown at 48 and corresponds to the member 29 previously described; the anvil 47 can be mounted on a screw 49, allowing adjustment in position and similar to the adjustment screw in position 23, previously described with reference to fig.8.
In the case of a beam, such as a vehicle axle, the deflection under a predetermined load will be an indication of its hardness or of the heat treatment to which the axle or beam has been subjected, and therefore , by comparing the flexion, shown on the instrument indicator, with the
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bending produced by the same load determined in advance on a part constituting the standard, a precise comparison can be made with this standard part.
CLAIMS.
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Method for testing individual bodies with a view to determining desired characteristics thereof, by driving a penetrating member into the material of the body under test, characterized in that this penetrating member is driven into this material at a substantially uniform speed, exerting a force which increases during penetration to a predetermined maximum value, and in that the depth of penetration due to this predetermined maximum force is measured .