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APPAREIL POUR L'ESSAI DE LA MICRO-PLASTICITE DES METAUX.
On connait déjà des appareils qui emploient cette méthode et parmi ceux-ci les appareils comportant deux paires de mâchoires convergentes, l'une destinée au serrage de l'éprouvette, l'autre à son guidage, lesdites mâchoires étant agencées de façon à pouvoir exécuter un mouvement angulaire autour d'un centre commun afin de permettre des pliages alternés de l'éprou- vette, le nombre de pliages avant rupture de 'l'éprouvette devant indiquer la qualité du métal essayé.
Ces appareils connus de pliage.- qui sont utilisés actuellement dans presque tous les laboratoires d'essai des matériaux - sont, générale- ment, d'une construction tout à fait rudimentaire. Il s'ensuit que les con- ditions de la déformation de l'éprouvette ne sont pas soigneusement étudiées et l'éprouvette, au cours des pliages, est soumise à une'action incontrôla- ble de différentes tensions nuisibles. Ces tensions et la propriété qu'ont les métaux de durcir au cours des déformations plastiques, produisent des déformations additionnelles de l'éprouvette, qui déplacent sa zone d'essai et provoquent des variations arbitraires des résultats d'essais.
Un pas important vers une amélioration de l'essai par pliages alternés a été réalisé par l'emploi, dans ces appareils, d'une part de mâ- choires-guides mobiles destinées au guidage de l'éprouvette, qui permettent une meilleure localisation de la zone d'essai et, d'autre part, par une construction spéciale des mâchoires de serrage de l'éprouvette, qui suppri- mait, dans une certaine mesure, les déformations additionnelles de l'éprou- vette.
Toutefois, ces perfectionnements, qui ont été apportés jusqu'à présent dans la construction des appareils de pliage, visaient essentielle- ment la suppression des déformations additionnelles de l'éprouvette par la
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réduction de sa zone d'essai et ne tendaient ainsi qu'à une amélioration des conditions purement extérieures, apparentes du pliage. Ainsi, malgré une certaine amélioration générale de l'essai, aucune condition n'a été créée pour contrôler effectivement les processus internes qui se produisent dans l'éprouvette au cours de sa déformation par pliages successifs, ne permet- tant ainsi une évaluation objective, scientifiquement exacte, de la qualité du métal à l'essai.
Pour que les données de l'essai puissent avoir une significa- tion scientifiquement exacte, il faut que tous les phénomènes se produi- sant au cours de l'essai soient exactement déterminés et évalués. Dans le cas de l'appréciation de la ductilité ou plasticité du métal par la méthode des pliages alternés, il faut que la valeur des déformations plastiques de l'é- prouvette puisse être contrôlée et évaluée.
La plasticité d'un métal est exprimée généralement par la va- leur de la déformation totale que le métal peut subir avant sa rupture.
(Cette valeur est exprimée, par exemple, en % d'allongement dans les essais de traction).
Dans les essais par pliages alternés, l'équivalent de cette dé- formation totale est exprimé par la déformation que l'éprouvette subit au cours d'un seul pliage, multipliée par le nombre de pliages jusqu'à la rup- ture. Il devient ainsi clair que l'évaluation de la plasticité par la métho- de des pliages alternés, dépend de cette déformation élémentaire qui joue le rôle de la déformation unitaire et devient ainsi l'unité de mesure.
C'est pourquoi la régularité de cette déformation angulaire et la possibilité d'apprécier sa valeur exacte (ce qui implique la connaissance parfaite des points d'application des forces et des tensions qui en résul- tent, ainsi que leur évolution au cours des pliages), acquièrent, dans les essais de pliages alternés, une signification et une importance particuliè- res.
D'un autre côté, il est extrêmement important d'assurer, dans toute la mesure du possible, l'homogénéité de la déformation durant tout l'essai, car on ne peut tirer des conclusions utiles des résultats d'essais qu'au cas où chaque pliage produirait exactement les mêmes effets de défor- mation.
L'expérience montre que les conditions du pliage qui correspon- dent le mieux aux exigences précitées, doivent résulter de l'action de.deux- couples de forces appliquées l'un dans le sens opposé de l'autre, de sorte que le pliage de l'éprouvette peut être assimilé à la sollicitation d'une poutre librement- encastrée par ses deux extrémités.
Dans ces conditions, il est facile de conclure que la zone dé- formée de l'éprouvette sera limitée de chaque côté par le début d'encastre- ment ou, autrement dit, par les extrémités en regard des deux paires de mâ- choires convergentes de l'appareil.
L'expérience montre également que la conservation de la valeur constante de la zone déformée de l'éprouvette de pliage à une importance ca- pitale dans les essais de pliage et peut être comparée à l'importance de la longueur standardisée des éprouvettes de traction. Une modification arbitrai- re de cette zone de déformation entraînerait les mêmes conséquences qu'une modification arbitraire de la longueur d'une éprouvette de traction, c'est- à-dire fausserait complètement les résultats des essais.
L'inconvénient principal des appareils de pliage existants consiste en ce que la position relative qu'occupent les deux paires de mâ- choires au cours du pliage n'étant pas modifiée de façon à constituer deux couples permanents de forces, les tensions se produisant dans le métal n'ont ni la même valeur ni la même signification au cours de l'essai, parce que dans les anciens appareils le déplacement des mâchoires coulissantes étant proportionné uniquement au mouvement angulaire des mâchoires, n'avait d'au- tre but que celui de produire, au cours d'un pliage, une flexion de l'éprou- vette autour d'un point déterminé par l'extrémité de la mâchoire de serrage.
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Il s'ensuivait une déformation complexe, dans laquelle les effets du moment fléchissant et des efforts 'tranchants n'étaient pas déterminés d'une façon précise et qui, outre cette déformation, n'était pas exempte des effets de compression ou d'autres tensions complémentaires.
De ce fait, une interprétation scientifiquement exacte des es- sais n'étant pas possible, ces derniers étaient' considérés comme des essais purement technologiques, ne convenant que pour une appréciation approximati- ve et surtout comparative des qualités des métaux.
Le but de la présente invention est de réaliser un appareil des- tiné aux essais des métaux par pliages alternés qui permettrait un pliage de l'éprouvette dans lequel la déformation de cette dernière résulterait exclu- sivement de l'application de deux couples de forces strictement déterminés, ce qui donnerait la possibilité d'une évaluation objective de la valeur de la déformation et rendrait aux essais leur signification scientifique.
Suivant l'invention, la position relative des deux paires de mâchoires de l'appareil est modifiée au cours du pliage de telle.fagon que la zone de déformation- de l'éprouvette est maintenue constante durant tout l'essai, des moyens étant prévus dans ledit appareil pour approprier ladi- te zone à l'épaisseur de l'éprouvette, de fagon que cette zone soit toujours un multiple bien déterminé de cette épaisseur.
Une forme de réalisation de l'invention sera décrite ci-après, à simple titre d'exemple, avec référence aux dessins.annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue en coupe de l'appareil, suivant la ligne I-I de la Fig. 2 ; la Fig. 2 est une vue en plan de l'appareil; la Fig. 3 est une vue en plan, montrant l'appareil muni d'une éprouvette, en position pliée; la.Fig. 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, suivant la ligne IV-IV de Fig. 2 ; les Figs. 5 et 6 représentent le détail du mécanisme de réglage des mâchoires-guides en fonction- de l'épaisseur de l'éprouvette; les Figs. 7 et 8 représentent le détail du mécanisme commandant le coulissement des mâchoires-guides, également en fonction de l'épaisseur de l'éprouvette;
les Figs. 9 et 10 montrent le dispositif permettant le réglage de l'appareil pour l'essai des éprouvettes pour différentes longueurs de la zone déformée; les Figs. 11 à 18 montrent schématiquement la position des deux paires de mâchoires de l'appareil dans des différents stades et conditions du pliage.
L'appareil, comme représenté, sur ces dessins, comporte deux plateaux de base 1 et 2 avec des poignées 3 et 4 ; plateaux sont articu- lés entre eux autour d'un axe central 5.
Le plateau 1 supporte le système des mâchoires de guidage, tan- dis que le plateau 2 sert de base pour le système de mâchoires de serrage (Figs. 1, 2 et 3).
Le pliage de l'éprouvette s'effectue par la rotation relative de ces deux plateaux. L'amplitude de l'angle de pliage est limitée par des butées pouvant être fixées dans des différentes positions correspondantes aux différents angles de pliage. Le dispositif des butées étant très simple et pouvant, en outre, être quelconque, il ne se trouve pas représenté sur le dessin.
Les mâchoires de serrage 6 et 7 de l'éprouvette sont formées à une des extrémités de deux bras 8 et 9, croisés en forme de tenaille, dont l'autre extrémité s'articule autour de pivots 10 et 11, fixés symétriquement
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par rapport au centre d'articulation 5 de l'appareil, sur un support 12. Ce dernier est guidé radialement par rapport audit centre 5, sur le plateau 2, et peut être fixé en position à l'aide d'une vis de blocage 13. Sur les pi- vots 10 et 11 s'articulent également deux leviers 14 et 15 pourvus chacun d'un bossage 15a qui s'appuie sur l'extrémité des bras porte-mâchoires 8 et 9, sous l'action d'une vis 12a agissant sur l'extrémité dèsdits leviers 14 et 15, ladite vis 12a étant engagée dans un filetage correspondant formé dans le support 12.
Ce dispositif permet de démultiplier l'effort développé par les mâchoires 6 et 7 sur l'éprouvette, tout en assurant un serrage facile et symétrique de cette éprouvette.
Les mâchoires de guidage 16 et 17 de l'éprouvette supportées par le plateau 1 de l'appareil, coulissent longitudinalement dans des glis- sières 18 et 19 articulées respectivement autour des pivots 20 et 21 par une de leurs extrémités. L'autre extrémité de ces glissières s'articule sur des boulons 22 et 23 formant pivots, engagés excentriquement dans des tourillons
24 et 25 tournant dans des ouvertures 26,27 ménagées dans le plateau 1 (Figs.
4 à 6). Ces tourillons sont solidaires respectivement de bras de leviers 28 et 29 qui s'étendent parallèlement l'un à l'autre à la face inférieure du pla- teau 1. Les leviers 28 et 29 sont réunis entre eux à l'aide d'une bielle 30.
Le levier 28 présente une extension 28a destinée à commander les déplacements angulaires des tourillons 24 et 25. L'extension 28a porte une vis 31 engagée dans une ouverture oblongue 32 ménagée dans le plateau 1 et destinée à im- mobiliser le levier 28a. La position des ouvertures 26 et 27 de pivotement des tourillons 24 et 25, dans le plateau 1, et la position des pivots excen- trés 22 et 23, dans lesdits tourillons, sont établies de telle manière que lors du déplacement angulaire dans l'un ou l'autre sens de ces tourillons, sous la commande du levier 28a, les glissières 18 et 19 sont écartées ou rapprochées simultanément et symétriquement, suivant l'épaisseur de l'éprou- vette 33 à introduire dans l'appareil.
Après réglage de l'écartement des glissières 18 et 19, celles-ci sont bloquées en position, à l'aide d'écrous 34 et 35, vissés sur les boulons-pivots 22 et 23.
Les mâchoires de guidage 16 et 17, qui coulissent dans les glis- sières 18 et 19, sont reliées entre elles par un levier à balancier 36 (voir spécialement Figs. 7 et 8). Le mouvement longitudinal est imprimé aux mâchoi- res 16 et 17 à l'aide d'un levier coudé,à branches 37 et 38, articulé en 39 sur le plateau 1. La branche 37 de ce levier coudé est pourvue à son extré- mité d'une coulisse 40 engageant un pivot 41 solidaire du plateau 2 de l'ap- pareil, tandis que la coulisse 42 de la branche- 38 de ce levier coudé coopè- re avec un pivot 43 prévu sur une bielle 44. Cette dernière est articulée en 45 par une de ses extrémités, à la mâchoire coulissante 16, tandis que l'autre extrémité de cette bielle 44 est pourvue d'une coulisse 46 engageant un pivot 47 fixé sur la bielle 30 reliant les leviers à excentriques 28 et 29.
En considérant ce mécanisme, il est aisé de se rendre compte que lors des mouvements angulaires relatifs des plateaux 1 et 2 autour du centre d'articulation 5, les déplacements angulaires du pivot 41 solidaire du pla- teau 2 auront pour effet d'entraîner le levier coudé 37-38 dont la branche 38 déplacera longitudinalement la bielle 44, la mâchoire coulissante 16 et par conséquent la mâchoire 17 par l'intermédiaire du- levier à balancier 36.
On se rend compte également que pour un écartement donné entre- les mâchoires 16 et 17, à l'aide du levier 28a, la position du pivot 43 de la bielle 44 sera plus ou moins rapprochée du centre d'articulation 39 du levier coudé 37-38 et l'ampleur du mouvement longitudinal des mâchoires cou- lissantes sera donc plus ou moins importante; en d'autres termes, plus l'é- cartement desdites mâchoires sera grand, plus le pivot 43 sera éloigné de son centre d'articulation 39 et plus important sera le déplacement longitu- dinal des mâchoires 16 et 17.
Afin de pouvoir varier la longueur de la zone déformée de l'é- prouvette et adapter l'appareil à différentes longueurs de cette zone, par rapport à l'épaisseur de l'éprouvette, le plateau 1 est articulé autour de
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l'axe 5, lequel est rendu solidaire du plateau 2, ainsi que d'un levier 48 dans lequel est ménagé diamétralement une boutonnière 49 (Figs. 9 et 10).
Dans cette dernière peut coulisser une vis 50 sur laquelle est formé le pi- vot 41, laquelle vis est munie d'un écrou 51 destiné à bloquer ledit pivot 41 en un point quelconque le long de ladite boutonnière. La valeur de la dis- tance entre le centre de pivotement de l'axe 5 de l'appareil et le pivot 41 ayant pour effet de modifier l'ampleur des déplacements longitudinaux des mâchoires de guidage 16 et 17, en raison du rapport que l'on désire obtenir.
Les Figs. 11 et 12 représentent schématiquement le pliage d'u- ne éprouvette, effectué à des angles différents entre les mâchoires de ser- rage 6 et 7 et les mâchoires de guidage 16 et 17. Les points a - c et b - d sont les points d'application des forces formant deux couples nécessaires pour la production- du pliage;, 0 est le centre commun de rotation des deux paires de mâchoires.
Dans les deux cas de pliage, représentés sur les Figs. 11 et 12, la zone de déformation "Z", mesurée par la longueur de la fibre moyenne "A" reste la même, quel,que soit l'angle de pliage.
La Fig. 13 représente l'éprouvette dans le stade de redresse- ment. Les points d'application des efforts des deux couples sont a' - c' et b' - d'. La mâchoire 17 est avancée, ce qui donne la possibilité au point a' de glisser dans la direction montrée par la flèche "f" et d'obtenir ain- si un bon redressement de toute la partie courbée de l'éprouvette, de sorte que la position initiale (position droite), montrée sur la Fig. 14, présente l'éprouvette parfaitement redressée et prête à être pliée au même endroit dans le sens contraire.
Au cours du pliage dans le sens contraire, montré sur la Fig.
15, la mâchoire 17 recule progressivement et son extrémité a' devient un des points d'appui nécessaires pour la formation du couple. La position de ce point détermine la longueur de la zone déformée de l'éprouvette (mesurée par la longueur de la fibre moyenne "A").
La Fig. 16 représente le stade final du pliage, qui est iden- tique à celui montré sur la Fig. 12, mais dirigé en sens opposé.
Les Figs. 17 et 18 représentent les conditions de pliage des deux éprouvettes de différentes épaisseurs. Dans ces deux cas, la valeur du coulissement de la mâchoire de guidage 16 est strictement appropriée à l'é- paisseur de l'éprouvette, de sorte que la distance de son extrémité (point "a") au centre "o" de rotation des mâchoires (L = L') est déterminée de telle façon que cela permet de produire une déformatiorr dans laquelle le rapport de la longueur de la fibre moyenne. "A" à l'épaisseur E de l'éprou- vette 33 reste constant.
En outre, la position des mâchoires de serrage 6 et 7 est éga- lement modifiée en fonction de l'angle de pliage.
Co il ressort de la Fig. Il, le pliage peut être correct seu- lement à condition que la distance de l'extrémité de la mâchoire de guidage 16 au centre de pivotement de l'appareil (du point d'appui "a" au centre "O"), soit égale à la distance de l'extrémité de la mâchoire de serrage 6 audit centre (distance du point d'appui "b" au centre "O"). Cette condition est nécessaire pour assurer une déformation symétrique de l'éprouvette.
Pour assurer cette symétrie, il est clair que les mâchoires de serrage 6 et 7 doivent pouvoir occuper des positions appropriées pour chaque angle de pliage. Ainsi, comme on peut constatera en comparant les Figs. 11 et 12, à un angle de pliage plus grand (Fig. 12), correspond un plus grand éloignement des mâchoires de serrage (distances H = H' plus grandes que les distances G = G').
Le réglage de l'importance-de la zone de déformation de l'é- prouvette (le réglage du rapport de la longueur de cette zone à l'épaisseur de l'éprouvette) s'effectue au moyen. de déplacement de la vis 50 du pivot 41 dans l'ouverture 49 (Figs. 9 et 10).
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Pour obtenir un rapport plus grand entre la longueur de la zone déformée à l'épaisseur de l'éprouvette, on éloigne la vis 50 du centre de pi- votement "o" de l'appareil, ce qui entraîne un plus grand coulissement des mâchoires-guides.
En même temps, on change la position des mâchoires de serrage 6 et 7 de façon à conserver l'égalité des distances G = G' et H = H' (Figo 9 et 10)
REVENDICATIONS.
1 - Appareil pour éprouver les qualités mécaniques des métaux par pliages alternés d'une éprouvette supportée entre deux paires de mâchoi- res convergentes, l'une de serrage de l'éprouvette et l'autre de guidage de cette dernière, qui peuvent effectuer un mouvement angulaire autour d'un centre commun d'articulation formé entre deux plateaux supportant lesdites mâchoires, lesdites mâchoires de guidage étant déplacées en va-et-vient et en sens opposé sous le contrôle d'un levier à balancier commandé par le dé- placement angulaire des mâchoires autour dudit centre commun, caractérisé en ce que le mécanisme contrôlant le coulissement longitudinal des mâchoires de guidage, sous l'action de leurs déplacements angulaires relatifs, est é- tabli de manière à modifier, en fonction de la position angulaire de ces mâ- choires,
la distance entre les extrémités de ces dernières qui forment points d'appui autour desquels s'effectue le pliage de l'éprouvette, de façon à maintenir constante la longueur de la zone de déformation de cette éprouvette pour n'importe quel angle de pliage de celle-ci, des moyens étant prévus au- dit mécanisme pour modifier la distance entre lesdits points d'appui en fonc- tion de l'épaisseur de l'éprouvette et conserver un rapport déterminé entre la longueur de ladite zone déformée et l'épaisseur de cette éprouvette.