Pénétrateur en diamant pour éprouver la dureté des métaux.
La présente invention a pour objet un pénétrateur en diamant destiné à éprouver la dureté des métaux et pouvant être monté sur différentes machines connues utilisant le diamant comme organe de pénétration.
Suivant le genre de ces machines, l'échelle des duretés est obtenue soit par lecture direlcte sur un cadran, soit par mesure micrométrique du diamètre de l'empreinte résultant de la pénétration du diamant.
Les diamants pénétrateurs utilisés jusqu'à ce jour ont des caractéristiques variables suivant les types de machines et peuvent se diviser en deux catégories: les diamants affectant la forme Id'une pyramide pointue à base carrée (fig. 1 du dessin) dont les faces dia, métralement opposées forment un angle rigoureux, et ceux de forme conique (fig. 2) dont le sommet est arrondi, l'angle de ce cône ainsi que le rayon de courbure au sommet pouvant varier suivant les types.
Dans le premier cas le pénétrateur est rendu très fragile en raison de l'extrême duraté du diamant, par la forme pointue et à arêtes vives. Quand il est bien réalisé, sa sensibilité est très grande et permet des mesures très précises sur les, types de machines auxquels il est destiné, mais il ne peut être utilisé qu'à faibles charges et son emploi demande beaucoup de soins.
Dans le deuxième cas, le pénétrateur est moins fragile, mais son façonnage, pour réaliser la forme idéalement parfaite, en est très difficile.
lBn effet, un cône en diamant ne peut être obtenu que par brutage d'abord (tournage par usure à l'aide d'un autre diamant) et ensuite par polissage (disque de métal garni d'égrisée). Ces conditions de travail du diamant sont anormales pour les raisons exposées ci-après, mais sont, cependant, les seules possibles. Cette erreur fondamentale provient peut-être du àit que les créateurs du procédé de billage à l'aide du dialmant ont recherché une forme géométrique idéale sans tenir compte des possibilités de travail du diamant.
Ce e procédé de brutage de ce cône, actuellement en usage, présente les inconvénients suivants:
10 La seule forme de cristallisation de diamant brut pouvant être utilisée est la pierre de formation dite de quatre pointes ou octaèdre comme le montre la fig. 3. Or, cette cristallisation oppose a. u diamant bruteur ou au disque de polissage lorsqu'on fait tourner le diamant sur r son axe quaternaire pour effectuer les opérations de brutage et de polissage des parties alternativement dures A et tendres B en fonction du sens s de taille (plan de clivage).
20 L'opération de brutage façonne le diamant par attaque d'un autre diamant par ro- tation circulaire sans tenir compte des ! sens de travail, ce qui occasionne inévitablement au diamant bruté, indépendamment d'un fa çonnage grossier et irrégulier, des glaces ou félures, lesquelles, même superficielles, sont autant d'amorces (le rupture prêtes à céder au moment de l'effort auquel est soumis le pénétrateur lors de son utilisation.
De ces faits, il résulte, indépendamment d'une fragilité accrue du diamant qui peut avoir pour résultat le bris de celui-ci par clivage au moment de l'effort de compression, un manque de précision dû aux imperfections de forme par rapport à la forme idéale de conception, et se traduisant par des sections ovales ou elliptiques E, carrées curvilignes F (fig. 4, 4a, 4b) provenant, par exemple, d'une forme ogivale G de la pointe ou d'un arrondi aplati ou déformé de l'extrémité H (fig. 5 et 5a).
Des retouches locales du diamant peuvent permettre de faire une lecture correcte sur un étalon d'une dureté donnez, mais il est très difficile d'obtenir dans toute la gamme des différentes duretés, des indices rigoureusement corrects.
La-préseate invention a pour but de remédier aux inconvénients précités.
Le pénétrateur faisant l'objet de cette in Invention est caractérisé en ce qu'il affecte la forme d'un polyèdre pyramidal tronqué, ladite forme étant obtenue par l'utilisation du procédé classique de la taille.
Les fig. 6 et 6a du dessin annexé représentent, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du pénétrateur faisant l'objet de l'invention.
I1 est connu que pour obtenir une surface régulière et polie, le diamant doit être travaillé on tenant compte de ses sens de taille.
Or, le brutage ne peut que donner un facon- nage grossier et irrégulier en lésant la cristallisation du diamant, par création de glaces qui constituent autant d'amorces rde ruptures et que le polissage ne peut faire disparaître.
I1 est donc nécessaire, pour éviter ces inconvénients, de rocéder par la taille et de pro se crire le brutage et le polissage circulaire.
Mais, la taille normale ne permet d'obtenir que des faces planes.
Ainsi, entre la pointe aiguë d'une pyramide à quatre faces formant des arêtes vives et réalisant un ensemble fragile nécessitant des précautions d'emploi et des faibles charges de pénétration, et la pointe arrondie d'un cône poli pouvant présenter toutes les irré gularités et les défauts résultant tant du procédé Ide façonnage que de la structure du diamant, l'on réalise un polyèdre pyramidal 1 (fig.
6) dont l'extrémité, au lieu d'être arrondie est constituée par une tronquature L dont l'orientation et la dimension devront être rigoureusement calculées et réalisées afin de fournir les mêmes indices, dans toutes les échelles de dureté, que les pénétrateurs précédemment en usage, les faces diamétralement opposées du polyèdre pyramidal formant entre elles l'angle exigé. I1 suffira de multiplier le nombre des faces pour que la forme obtenue se rapproche très sensiblement de celle d'un tronc de cône.
La tronquature L pourra être simple (fig. 6) ou complexe, constituée par r un cône secondaire K (fig. 6a), obtenu par des faces régulières formant un angle calculé.
De ces faits, le diamant ainsi taillé constitue une pointe parfaitement polie, dont la pénétration se fera sans effort da-ns le métal à éprouver, par un glissement régulier, d'où une très grande sensibilité, les irrégularités de forme inévitables par les procédés de brutage et de polissage sont ainsi évitées, à condition, bien entendu, que le travail de taille soit mené avec régularité et précision. La précision des lectures obtenues dans tonte la gamme des duretés sera fonction de celle avec laquelle les nouvelles caractéristiques adéquates auront été réalisées.
La durée à l'usage de ce pénétrateur sera, de plus, accrue par le fait que le diamant ayant été travaillé dans les sens normaux de taille, aucune lésion, même superficielle ne viendra tendre à séparer la pierre par clivage au moment de l'effort.
REVENDI(JBTION :
Pénétrateur on diamant pour éprouver la dureté des métaux, caractérisé en ce qu'il , affecte la forme d'un polyèdre pyramidal tronqué, ladite forme étant obtenue par l'utilisation du procédé claisSsique de la taille.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Diamond penetrator to test the hardness of metals.
The present invention relates to a diamond indenter intended to test the hardness of metals and which can be mounted on various known machines using diamond as a penetrating member.
Depending on the type of these machines, the hardness scale is obtained either by direct reading on a dial, or by micrometric measurement of the diameter of the imprint resulting from the penetration of the diamond.
The penetrating diamonds used to date have variable characteristics according to the types of machines and can be divided into two categories: diamonds having the shape of a pointed pyramid with a square base (fig. 1 of the drawing) whose faces dia , metrally opposite form a rigorous angle, and those of conical shape (fig. 2) whose apex is rounded, the angle of this cone as well as the radius of curvature at the apex may vary according to the types.
In the first case, the indenter is made very fragile because of the extreme hardness of the diamond, by the pointed shape and with sharp edges. When it is well done, its sensitivity is very high and allows very precise measurements on the types of machines for which it is intended, but it can only be used at low loads and its use requires a lot of care.
In the second case, the penetrator is less fragile, but its shaping, to achieve the ideally perfect shape, is very difficult.
In fact, a diamond cone can only be obtained by roughening first (turning by wear using another diamond) and then by polishing (metal disc lined with embossing). These diamond working conditions are abnormal for the reasons set out below, but are, however, the only possible ones. This fundamental error may be due to the fact that the creators of the balling process using dialmant sought an ideal geometric shape without taking into account the possibilities of working with diamonds.
This method of roughening this cone, currently in use, has the following drawbacks:
The only form of rough diamond crystallization that can be used is the so-called four-pointed or octahedron forming stone as shown in fig. 3. Now, this crystallization opposes a. u rough diamond or the polishing disc when the diamond is rotated on r its quaternary axis to carry out the operations of roughening and polishing of the alternately hard A and soft B parts according to the direction s of size (cleavage plane).
20 The roughening operation shapes the diamond by etching another diamond by circular rotation without taking into account! sense of work, which inevitably leads to the rough diamond, regardless of a rough and irregular shaping, ices or cracks, which, even superficial, are so many primers (the break ready to give way at the moment of the effort to which is subjected to the indenter during use.
From these facts, it results, independently of an increased brittleness of the diamond which can result in the breakage of this one by cleavage at the moment of the compressive force, a lack of precision due to the imperfections of form compared to the ideal design shape, and resulting in oval or elliptical sections E, square curvilinear F (fig. 4, 4a, 4b) originating, for example, from an ogival shape G of the tip or from a flattened or distorted rounding from the H end (fig. 5 and 5a).
Local retouching of the diamond can make it possible to make a correct reading on a standard of a given hardness, but it is very difficult to obtain rigorously correct indices over the whole range of the different hardnesses.
The aim of the invention is to remedy the aforementioned drawbacks.
The indenter forming the subject of this invention is characterized in that it has the shape of a truncated pyramidal polyhedron, said shape being obtained by using the conventional pruning process.
Figs. 6 and 6a of the appended drawing show, by way of example, two embodiments of the indenter forming the subject of the invention.
It is known that in order to obtain a smooth and polished surface, the diamond must be worked taking into account its cutting directions.
However, brutage can only give a coarse and irregular shape by damaging the crystallization of the diamond, by creating ice sheets which constitute as many primers for ruptures and which polishing cannot remove.
It is therefore necessary, to avoid these drawbacks, to rocede by size and to pro write the roughing and circular polishing.
But, the normal size allows to obtain only plane faces.
Thus, between the acute point of a pyramid with four faces forming sharp edges and producing a fragile assembly requiring precautions for use and low penetration loads, and the rounded point of a polished cone which may present all the irregularities and the defects resulting both from the shaping process and from the structure of the diamond, a pyramidal polyhedron 1 is produced (fig.
6) whose end, instead of being rounded, consists of a truncation L whose orientation and dimension must be rigorously calculated and carried out in order to provide the same indices, in all hardness scales, as the penetrators previously in use, the diametrically opposed faces of the pyramidal polyhedron forming between them the required angle. I1 will suffice to multiply the number of faces so that the shape obtained approaches very appreciably that of a truncated cone.
The truncation L can be simple (fig. 6) or complex, constituted by r a secondary cone K (fig. 6a), obtained by regular faces forming a calculated angle.
From these facts, the diamond thus cut constitutes a perfectly polished point, the penetration of which will be done without effort in the metal to be tested, by a regular sliding, hence a very great sensitivity, the irregularities of shape inevitable by the processes. roughening and polishing are thus avoided, provided, of course, that the work of size is carried out with regularity and precision. The accuracy of the readings obtained throughout the range of hardnesses will depend on that with which the new suitable characteristics have been achieved.
The duration of use of this penetrator will also be increased by the fact that the diamond having been worked in the normal cutting directions, no lesion, even superficial, will tend to separate the stone by cleavage at the time of cutting. effort.
REVENDI (JBTION:
Diamond penetrator for testing the hardness of metals, characterized in that it affects the shape of a truncated pyramidal polyhedron, said shape being obtained by using the classical cutting process.
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