Appareil pour éprouver les qualités mécaniques des métaux.
La presnta invention a pour objet un appareil pour éprouver les qualités mécha- niques des métaux par pliages alternés d'une éprofuvette supportée entre deux paires de mâchoires convergentes, l'une de serrage et l'autre de guidage, qui peuvent effectuer un mouvement, angulaire autour d'un centre commun d'articulation.
Les appareils de ce genre connus jusqu'à présent ne permettent pas d'obtenir des indications scientifiquement précises sur la qualité du métal, car, dans ces appareils tels qu'établis, il se produit, lors du pliage, cer- taines déformations additionnelles de l'eprouvette, ainsi que des tensions nuisibles pro, duisajit un arrachement des fibres voisines de l'extrados et un refoulement de celles, de l'intrados. De tels phénomènes, incontrôla- bles par eux-mêmes get va. riables d'une éprou- vette à l'autre, donnent lieu à une certaine variation dans les résultats d'essai et nuisent. à leur précision.
L'expérience a permis de constater que le métal se déforme librement lorsque le pliage de l'éprouvette s'effectue autour d'un appui à rayon de courbure minime, qui est condi tionné seulement par la distance des points formant appui de pliage. La zone de déforma- fion de l'éprouvette se trouve ainsi réduite au minimum pendant le redressement et le pliage dans l'autre sens et la section d'essai est maintenue dans le même endroit, en excluant la production de déformations addi tionnelles.
L'expérience a, démontré également que le durcissement du métal, provoqué par l'écrouissage au cours des pliages, se propage au delà, de la section d'essai, ce qui nécessite un bon guidage de l'éprouvette à proximité de l'endroit de flexion, sans toutefois la serrer près de ce dernier. Il convient donc d'éloigner l'endroit de serrage de l'éprouvette de sa zone d'essai.
En outre, on a remarqué que, pour tous les angles de pliage, il est nécessaire que la déforma-tion du métal corresponde exactement à l'intensité du pliage ou, en d'autres termes, que. la valeur de cette déformation soit pro portionnelle à l'angle de pliage.
Pour satisfaire cette condition essentielle, il faut que le rayon de courbure de l'éprou- vette reste le même pour tous les angles de pliage.
L'invention vise à réaliser un appareil réponda-nt aux desiderata susindiqués.
L'appareil qui en fait l'objet se caracté- rise en ce que les mâchoires de serrage de l'éprouvette sont déplaçables vers le centre d'articulation de l'appareil, présentent une forme et sont agencées de manière que, lors du serrage, les mâchoires se déplacent simul- tanément vers ledit centre d'articulation, tout en réglant automatiquement et simultanément, pour chaque épaisseur d'éprouvette, le point de serrage de cette dernière par rap port audit centre et la distance des bords desdites mâchoires par rapport à ce centre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple,une forme d'exécution de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 en est une vue de face ;
La fig. 2 montre les déformations nuisibles d'une éprouvette essayée dans un appa reil connu ;
Les fig. 3 et 4 montrent le pliage ration nel, sous des angles différents, obtenu tu u moyen de ladite f, orme d'exécution de l'appareil ;
La fig. 5 montre une particularité du serrage obtenu dans cette forme d'exécution.
Comme montré en fig. 1, l'appareil est constitué de deux leviers 5 et 6, articulés entre eux par une de leurs extrémités, autour d'un centre 7. L'extrémité articulée du levier 5 présente une partie élargie 8 sur laquelle sont montées des mâchoires 9 et 10 coulissant longitudinalement de part et d'autre d'un plan passant par le centre 7.
Le levier 6 présente également, vers le centre 7, une partie élargie 11 sur laquelle est articulée en 12 une plaque 13 supportant des pivots 14 et 15. Autour de ces pivots s'articulent respectivement des bras de mor daehes qui se croisent et sont pourvus de mâchoires 16 et 17.
Une vis 18, engagée da. os un coussinet fileté 19, solidaire de la plaque 13, agit, par sa rotation, pour provoquer le serrage ou le desserrage des mâchoires 16 et 17.
La plaque 13 est bloquée en position sur le levier 6 à l'aide d'une broche 20 qui se visse dans ledit levier et s'engage dans l'une des ouvertures 21 ménagées dans la plaque 13.
Cette disposition permet de régler l'éloignement ou le rapprochement des extrémités des mâchoires 16 et 17 du centre 7, suivant l'im- portance de l'angle de pliage auquel sera soumise l'éprouvette 22 introduite dans l'appa- reil.
Cet angle de pliage est déterminé, lors des mouvements angulaires relatifs des leviers 5 et 6, autour du centre 7, au moyen de broches 23 et 24 qui peuvent s'engager respectivement dans des trous filetés 25 et 26, ménagés dans la partie élargie du levier 6, et qui coopèrent avec les bords de la partie élargie 8 du levier 5, lesdits bords formant butée pour limiter le déplacement angulaire des leviers 5 et 6.
La position des trous 25 et 26 est établie pour correspondre aux différents angles de pliage prévus, par exemple : 45 , 60 , ¯5 , et 9O0.
Les faces actives des mâchoires de serrage 16 et 17 présentent une certaine courbure qui va en s'évasant progressivement vers l'extérieur. La forme et la disposition particulières de ces mâchoires permettent, grâce à leur déplacement symétrique à l'aide de la vis 18, d'éloigner ou de rapprocher automatiquement le point de serrage de l'éprouvette en raison de son épaisseur, c'est-à-dire que, si l'éprouvette est épaisse, le serrage se fera en un point S éloigné des bords extrêmes des mâchoires (fig. 4), tandis que pour une épron- vette mince, le serrage se fera en un point S' (fig. 5), rapproché desdits bords où commence la zone de flexion proprement dite F de l'éprouvette.
L'écartement ou le rapprochement paral- lèle des mâchoires coulissantes 9 et 10 est obtenu à l'aide d'un mécanisme quelconque connu qui permet, lors d'un essai, d'amener ces mâchoires en position exacte en raison de l'épaisseur de l'éprouvette, lesdites mâchoires constituant uniquement un moyen de guidage de l'éprouvette, sans serrage de cette dernière.
Les mâchoires 9 et 10 comportent également un mécanisme commandant leur deplacement longitudinal suivant l'ampleur du mouvement angulaire des leviers 5 et 6.
Ce mécanisme comporte un levier 27 dont une extrémité en forme de T est ; articulée autour d'un pivot 28 solidaire du levier 5.
L'autre extrémité de-ce levier présente une fourche qui engage un pivot 29 fixé sur le levier 6. Lors des mouvements alternés des leviers 5 et 6, le pivot 29 entraîne à oscillation le levier 27 dont les'branches 30 et 31 du T agissent respectivement sur des pivots 32 et 33, solidaires des mâchoires 9 et 10. Ces oscillations impriment-Un mouvement de recul a. uxdites mâchoires qui se déplacent contre l'antagonisme de ressorts 34 et 35. Le cou- lissement vers le centre 7, de ces mâchoires, est t limité par des butées 36 et 37 coopérant avec des pivots 38 et 39 prévus sur le levier 5.
On se rend aisément compte que, lors du déplacement angulaire des mâchoires 16 et 17 autour du centre 7, l'une des mâchoires cou- lissantes, par exemple la mâchoire 10, s'écar- tera progressivement du centre 7, sous l'ac- tion du bras 30 du levier 27, tandis que la mâchoire 9 restera sur place, et ainsi inversement lorsque le déplacement angulaire se fera dans l'autre sens.
L'éprouvette 22 est ainsi constamment soutenue par les mâchoires jusqu'à un point toujours voisin de l'endroit d, e flexion de cette éprouv & tte, empêchant ainsi toute déforma- fion secondaire nuisible de cette dernière.
Ces déformations nuisibles, qui se produisent dans les appareils connus, à mâchoires de serrage parallèles, apparaissent en fig. 2 qui montre non seulement la déformation de flexion de l'éprouvette, mais encore des défor- mations c de compression et a d'arrachement.
Dans la fig. 4, la distance d conditionne le rayon de courbe R de l'éprouvette, qui doit rester le même pour tous les angles de pliage.
Ce résultat es. t obtenu par le rapprochement ou l'éloignement des extrémités des mâchoires
16 et 17 du centre de rotation 7, à l'aide de la broche 20 coopérant avec les ouvertures 21.
Ainsi, pour un angle de pliage moindre
(fig. 3) * ceti-e distance P devient plus petite,
soit : p.
Il faut, d'autre part, que, quelle que soit
1'épaisseur c de 1'éprouvette, celle-ci se trouve
dans les mêmes conditions de déformation et
que le rayon R soit en corrélation avec cette
épaisseur, c'est-a-dire que le rayon moyen de
courbure soit égal, ou à peu près, à la double épaisseur de l'éprouvette, soit : R= 2e.
Le mécanisme de serrage des mâchoires 16 et 17 réalise cette condition par le rappro- chement ou 1'écartement simultané de ces mâchoires.
Le pliage optimum de l'eprouvette étant réalisé dans l'appareil représenté et décrit, il s'ensuit que les déformations alternéesl de cette éprouvette résultent uniquement de la, seule action du pliage, ce qui permet, en mesurant l'effort nécessaire à ce pliage, d'apprécier la résistance du métal aux déformations plastiques.
A cet effet, l'appareil est pourvu d'un dispositif de contrôle de l'effort de pliage, établi sous tonne d'un dynamomètre.
Comme on le voit en fig. 1, le dynamomètre est constitué par une lame d'acier 40 fixée par une de ses extrémités au levier 6, tandis que l'autre extrémité est pourvue d'une poignée de commande 41.
Lors du pliage d'une éprouvette dans l'appareil, l'amplitude dû flexion de la lame 40 sous l'effet de l'effort développé sur la poignée 41 peut être contrôlée sur un cadran 42, convenablement gradué, prévu sur le levier 6.
Lorsque l'usage du dynamomètre n'est pas nécessaire pendant l'essai, la lame 40 peut être immobilisée'en position normale à l'aide d'un système de blocage comportant une équerre 43 dont l'une des ailes est montée à charnière en 44, sur le levier 6, tandis que l'autre aile est pourvue d'une fente 45 desti- née à engager la lame 40 en vue de son immo- bilisation.
Apparatus for testing the mechanical qualities of metals.
The present invention relates to an apparatus for testing the mechanical qualities of metals by alternating bending of a specimen supported between two pairs of converging jaws, one for clamping and the other for guiding, which can perform a movement, angular around a common center of articulation.
The devices of this type known until now do not make it possible to obtain scientifically precise indications on the quality of the metal, since, in these devices as established, certain additional deformations of the metal occur during bending. the test piece, as well as the harmful tensions pro, duisajit a tearing of the neighboring fibers of the upper surface and a repression of those, of the lower surface. Such phenomena, uncontrollable in themselves get going. between test pieces, give rise to some variation in test results and are detrimental. to their precision.
Experience has shown that the metal deforms freely when the bending of the test piece is carried out around a support with a small radius of curvature, which is conditioned only by the distance of the points forming the bending support. The zone of deformation of the specimen is thus minimized during straightening and bending in the other direction and the test section is kept in the same place, excluding the production of additional deformations.
Experience has also shown that the hardening of the metal, caused by work hardening during bending, propagates beyond the test section, which requires good guidance of the specimen near the flexion point, without however tightening it near the latter. It is therefore advisable to move the clamping point of the test piece away from its test area.
In addition, it has been noticed that for all bending angles it is necessary that the deformation of the metal corresponds exactly to the intensity of the bending or, in other words, that. the value of this deformation is proportional to the bending angle.
To satisfy this essential condition, the radius of curvature of the specimen must remain the same for all the bending angles.
The invention aims to achieve a device responda-nt the above-mentioned desiderata.
The apparatus which is the subject of it is characterized in that the clamping jaws of the specimen are movable towards the articulation center of the apparatus, have a shape and are arranged so that, during clamping , the jaws move simultaneously towards said center of articulation, while automatically and simultaneously adjusting, for each thickness of specimen, the point of clamping of the latter with respect to said center and the distance of the edges of said jaws with respect to at this center.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a front view;
Fig. 2 shows the harmful deformations of a test piece tested in a known apparatus;
Figs. 3 and 4 show the rational folding, from different angles, obtained by means of said f, execution elm of the apparatus;
Fig. 5 shows a particularity of the tightening obtained in this embodiment.
As shown in fig. 1, the device consists of two levers 5 and 6, hinged to each other by one of their ends, around a center 7. The hinged end of the lever 5 has a widened part 8 on which jaws 9 and 10 sliding longitudinally on either side of a plane passing through the center 7.
The lever 6 also has, towards the center 7, an enlarged part 11 on which is articulated at 12 a plate 13 supporting pivots 14 and 15. Around these pivots are articulated respectively mor daehes arms which cross and are provided jaws 16 and 17.
A screw 18, engaged da. os a threaded pad 19, integral with the plate 13, acts, by its rotation, to cause the clamping or loosening of the jaws 16 and 17.
The plate 13 is locked in position on the lever 6 by means of a pin 20 which screws into said lever and engages in one of the openings 21 made in the plate 13.
This arrangement makes it possible to adjust the distance or the approach of the ends of the jaws 16 and 17 from the center 7, according to the magnitude of the bending angle to which the test piece 22 introduced into the apparatus will be subjected.
This bending angle is determined, during the relative angular movements of the levers 5 and 6, around the center 7, by means of pins 23 and 24 which can engage respectively in threaded holes 25 and 26, formed in the widened part of the lever 6, and which cooperate with the edges of the widened part 8 of the lever 5, said edges forming a stop to limit the angular displacement of the levers 5 and 6.
The position of holes 25 and 26 is set to correspond to the different bending angles provided, for example: 45, 60, ¯5, and 9O0.
The active faces of the clamping jaws 16 and 17 have a certain curvature which gradually widens outwards. The particular shape and arrangement of these jaws make it possible, thanks to their symmetrical displacement with the aid of the screw 18, to automatically move away or bring closer the clamping point of the specimen due to its thickness, that is to say that is, if the specimen is thick, the tightening will be done at a point S away from the extreme edges of the jaws (fig. 4), while for a thin specimen, the tightening will be done at a point S ' (Fig. 5), brought closer to said edges where the actual bending zone F of the test piece begins.
The spacing or parallel approach of the sliding jaws 9 and 10 is obtained by means of any known mechanism which makes it possible, during a test, to bring these jaws into the exact position due to the thickness. of the test piece, said jaws constituting only a means of guiding the test piece, without clamping the latter.
The jaws 9 and 10 also include a mechanism controlling their longitudinal displacement according to the extent of the angular movement of the levers 5 and 6.
This mechanism comprises a lever 27, one end of which is T-shaped; articulated around a pivot 28 integral with lever 5.
The other end of this lever has a fork which engages a pivot 29 fixed on the lever 6. During the alternating movements of the levers 5 and 6, the pivot 29 oscillates the lever 27 whose branches 30 and 31 of the T act respectively on pivots 32 and 33, integral with the jaws 9 and 10. These oscillations imprint a backward movement a. said jaws which move against the antagonism of springs 34 and 35. The sliding towards the center 7 of these jaws is limited by stops 36 and 37 cooperating with pivots 38 and 39 provided on lever 5.
It will easily be seen that, during the angular displacement of the jaws 16 and 17 around the center 7, one of the sliding jaws, for example the jaw 10, will gradually move away from the center 7, under the ac - tion of the arm 30 of the lever 27, while the jaw 9 will remain in place, and thus vice versa when the angular displacement is in the other direction.
The test piece 22 is thus constantly supported by the jaws to a point always close to the bending point of this test piece, thus preventing any harmful secondary deformation of the latter.
These harmful deformations, which occur in known devices, with parallel clamping jaws, appear in fig. 2 which shows not only the bending deformation of the specimen, but also deformations c of compression and a pull-out.
In fig. 4, the distance d conditions the radius of curve R of the specimen, which must remain the same for all the bending angles.
This result is. t obtained by bringing the ends of the jaws closer together or apart
16 and 17 of the center of rotation 7, using the spindle 20 cooperating with the openings 21.
Thus, for a smaller bending angle
(fig. 3) * this distance P becomes smaller,
either: p.
It is necessary, on the other hand, that whatever
The thickness c of the specimen, this is
under the same conditions of deformation and
that the radius R is correlated with this
thickness, i.e. the average radius of
curvature is equal, or approximately, to the double thickness of the test piece, that is to say: R = 2e.
The clamping mechanism of jaws 16 and 17 achieves this condition by simultaneously bringing these jaws together or apart.
The optimum folding of the specimen being carried out in the apparatus shown and described, it follows that the alternate deformations of this specimen result solely from the only action of the folding, which allows, by measuring the force necessary for this bending, to appreciate the resistance of the metal to plastic deformation.
For this purpose, the apparatus is provided with a device for controlling the bending force, established under a ton of a dynamometer.
As seen in fig. 1, the dynamometer consists of a steel blade 40 fixed by one of its ends to the lever 6, while the other end is provided with a control handle 41.
When bending a test piece in the apparatus, the amplitude of the bending of the blade 40 under the effect of the force developed on the handle 41 can be checked on a dial 42, suitably graduated, provided on the lever 6 .
When the use of the dynamometer is not necessary during the test, the blade 40 can be immobilized in the normal position using a locking system comprising a bracket 43, one of the wings of which is hinged. at 44, on lever 6, while the other wing is provided with a slot 45 intended to engage the blade 40 with a view to its immobilization.