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Procédé pour la détermination des caractériatiques d'un métal au cours d'un essai de traction.
La présente invention est relative à un procédé pour la détermination des caractéristiques d'un métal au. cour? d'un essai de traction.
La plupart des caractéristiques mécaniques usu- elles renseignant le praticien sur les propriétés d'un matériau métalliques sont tirées de la connaissance du diagramme bien connu "Effort de traction - allongement" établi pour le maté- riau considéré.
Les informations que l'on peut obtenir directement à partir de ce diagramme ne renseignent cependant le pra- ticien que de façon incomplète sur l'ensemble des caractérisa'!. -
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ques mécaniques du matériau considéré. Ces informations sont en général réduites à la connaissance de trois grandeurs à sa- voir :
- la limite élastique exprimée en kg/mm2 la charge à la rupture exprimée en kg/mm2 - l'allongement à la rupture exprimé en % ces trois grandeurs étant respectivement définies comme étant - le taux de travail du métal pour lequel il subsiste après décharge, un allongement proportionnel permanent de 0,2% - le taux de travail du métal pour une charge égale à la charge maxima du diagramme et une section égale à la section initiale -l'allongement -total à la rupture, exprimé en pourcents de la longueur totale initiale.
Pour pouvoir utiliser au mieux le matériau métal- lique envisagé., le praticien a besoin de connaître non seule- ment les caractéristiques données ci-dessus, lesquelles sont purement conventionnelles, et n'ont qu'une signification assez fictive, mais encore et surtout, le coefficient de rétreint du métal et les lois de variation de l'allongement et du taux de travail réel au cours de l'essai .de traction ainsi que les constantes d'écrouissage du métal.
Ces indications sont spécialement intéressantes dans le cas où l'on a affaire à des matériaux métalliques des- tinée à subir des opérations d'emboutissage profond. La valeur du coefficient de rétreint et des constantes d'écrouissage, caractérise en effet en quelque sorte l'aptitude d'une tôle métallique à subir avec succès de telles opérations.
Avant de poursuivre les considérations relatives à la méthode usuelle d'utilisation du diagramme "traction-allon- gement", il est utile de rappeler ci-après la définition des grandeurs physiques dont il va être fait usage.
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Allongement conventionnel : ç c .o >"'0 ,c À. - À :: longueur de l'éprouvette au temps 1't" /,7= lorigueur initiale de Iprouvette 'Allongement rationnel = dE = j dÀ = log népérien (A E ) r A.
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Coefficient de rétreint : r = #larg #épaisseur #larg contraction conventionnelle mesurée suivant la largeur de l'éprouvette, au moment où l'allongement convention- nel atteint 20 %.
#ép = contraction conventionnelle calculée suivant l'épaisseur de l'éprouvette.
Taux de travail conventionnel #, =F@ F = effort de traction appliqué à l'éprouvette #@ #@=section de l'éproavette au temps t = @ Taux de travail rationnel #r =F/# #= section de l'éprouvette à l'instant t #r et #r sont, dans le domaine des allongemente plaetiquee. liés par la relation #r = [alpha]. #n r [alpha] et n étant des coefficient! sans dimension appelés "coeffi- ciente d'écrouissage caractéristiques" d'un métal donné.
Il existe un autre inconvénient inhérent à l'u- tilisation classique du diagramme "traction - allongement" usuel.
On sait qu'en pratique, lorsqu'on veut contrôler les qualités d'un matériau métallique déterminé, on effectue sur une éprouvette de ce matériau un essai de traction qui fournit le diagramme usuel "traction - allongment", l'allon- gement ôtant en fait l'allongement conventionnel, rapports à la longueur initiale de l'éprouvette.
Pour pouvoir utiliser les indications fournies par ce diagramme,, le praticien doit en établir un autre, à savoir celui qui donne le taux de travail en fonction de l'al- longement, ce taux de travail étant en fait une caractéristique fictive puisqu'il représente le quotient de l'effort de traction
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par la section initiale de l'éprouvette, laquelle varie au cours de l'essai.
Si.l'utilisateur désire savoir si son matériau métallique convient pour être soumis à des opérations d'embou- tissage profond, il doit déterminer lui-même les valeurs des coefficients d'écrouissage et de rétreint, ce qui, étant donné la nature logarithmique des diagrammes qu'il faut alors établir, peut prendre un temps assez important (par ex. de l'ordre d' une demi-heure).
On conçoit que dans ces conditions la méthode ci-dessus décrite soit considérée comme trop lente et soit par conséquent inutilisée.
La présente invention a précisément pour objet un procédé permettant de remédier à ces inconvénients (insuffi- ,sance des informations - lenteur).
Le procédé objet de la présente invention est essentiellement caractérisé en ce qu'au cours d'un essai de traction, auquel on soumet une éprouvette d'un matériau métal- lique déterminé, on mesure de façon continue la force appli- quée à l'éprouvette. sa longueur effective ainsi que ses dimen- sions transversales, en ce que l'on transmet continûment ces mesures à un calculateur électronique convenablement programmé, ce qui permet d'obtenir de façon continue et quasi instantanée les valeurs des différentes grandeurs physiques caractérisant le matériau métallique, et leur variation éventuelle au cours du dit essai.
Parmi ces grandeurs, on peut citer - la limite élastique du matériau - le taux de sollicitation maximum du matériau dans la zone des grands allongements - l'allongement rationnel correspondant à. ce taux maximum - la valeur de n entre 10% et 20% d'allongement.
- le coefficient de rétreint r à 20% d'allongement c'est-à-dire dans la zone des allongements plastiques - la valeur de l'allongement rationnel - la valeur du coefficient de rétreint on phase plastique. Ce- lui-ci peut se calculer à partir de la connaissance de l'al-
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longement suivant la longueur et de la contraction suivant la largeur,car, la phase plastique de l'allongement s'effec- tuant à volume constant, la connaissance de la contraction d'épaisseur n'est pas nécessaire pour effectuer le calcul de r - le taux de travail rapporté à la section réelle (c'est-à-dire #r)
- la longueur du palier de la courbe "traction - allongement"
La connaissance de ces grandeurs permet la dé- termination sans délai du diagramme donnant #r en fonction de #r. ce qui rend possible le calcul immédiat des coefficients 0( et n (en effet, le calculateur électronique peut donner instantanément les valeurs logarithmiques dont on a besoin pour la détermination de ce diagramme)
La liste ci-dessus indiquée n'est pas limitative, le calculateur électronique pouvant évidemment fournir n'impor- te quelle'combinaison mathématique reliant les grandeurs qui lui ont été communiquées.
On peut, au vu de ce qui précède, se rendre compte des avantages importants de la méthode faisant l'objet de la présente invention.