CH662887A5 - Machine de test pour mesurer la durete d'un materiau. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un appareil pour mesurer la dureté des matériaux en mesurant la différence de pénétration d'un poinçon sous deux charges différentes, dites l'une charge mineure et l'autre charge majeure. Cet appareil permet d'effectuer des tests de dureté connus sous le nom de Rockwell.

Des appareils de test de dureté sont largement vendus depuis de nombreuses années. Ces dispositifs sont utilisés pour déterminer la

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dureté d'un matériau à partir de la différence de pénétration d'une pointe sous des charges mineure et majeure respectivement. Les mesures ont été effectuées par du personnel entraîné pendant de nombreuses années et la sensibilité ou l'expérience de l'opérateur contribue largement à la qualité et à la valeur des résultats du test.

Malheureusement, de tels facteurs humains sont indésirables en raison des différences entre les opérateurs et la difficulté croissante de trouver un personnel qualifié et entraîné pour effectuer les tests.

Des lecteurs digitaux affichant les résultats des tests de dureté ont été largement employés dans ces appareils, mais des techniques de mesure relativement sûres et à l'abri des fausses manœuvres ne sont généralement pas disponibles.

Les tests de dureté qui sont généralement effectués se rapportent à une variété d'échelles de standards. Bien qu'une mesure puisse être effectuée et un résultat affiché dans une échelle, il peut être nécessaire pour l'opérateur d'être capable de déterminer rapidement le résultat dans une autre échelle. Pour réaliser cela, l'opérateur consulte diverses tables et convertit le résultat d'une échelle à une autre échelle. Une telle conversion est souvent entachée d'erreurs et la possibilité de convertir de manière sûre le résultat d'une échelle à une autre n'est pas toujours présente. Cela nécessite en plus un certain temps.

Parfois, lorsque la charge mineure est appliquée en montant la vis élévatrice pour que le poinçon vienne au contact de l'échantillon, le mouvement de cette vis est inversé. Cette inversion de direction provoque des inexactitudes dans la mesure. Il est donc désirable que les mesures ne soient pas effectuées lorsqu'il y a eu une telle inversion. Dans le passé, de telles inversions n'étaient connues que de l'opérateur et il était impossible qu'une autre personne sache si le test était effectué de manière correcte.

Lorsque la charge mineure est appliquée, il peut arriver que la vis élévatrice se déplace trop loin, causant ainsi une surcharge pour la charge mineure. Ici encore, la surcharge est connue du seul opérateur.

Il est important de standardiser les procédures de mesure d'une machine à l'autre. L'un des aspects les plus critiques de la procédure de test est la vitesse d'application de la charge majeure à la pièce à tester. Cette vitesse n'est pas contrôlée d'une machine à l'autre, ce qui contribue à un manque de standardisation entre machines. Cela peut conduire à des inexactitudes et à un manque de fiabilité dans les mesures de dureté.

Les procédés de mesure de dureté décrits ci-dessus sont généralement commandés manuellement. Les instants auxquels les charges majeure et mineure doivent être appliquées et/ou enlevées dépendent généralement de l'habileté et de l'expérience de l'opérateur. Or, un aspect important dans la détermination de la dureté du matériau testé est d'appliquer et retirer les charges aux instants appropriés, faute de quoi il peut résulter une mesure incorrecte.

Les tests de dureté sont effectués selon certains standards ASTM qui se rapportent au type de matériau testé. Pour déterminer les bons standards, l'opérateur doit donc consulter diverses tables avant de démarrer la procédure. La probabilité d'erreur humaine est donc toujours présente. Si les standards ASTM appliqués sont incorrects, il en résulte des mesures incorrectes qui peuvent ne pas être détectées parce que l'on ignore que l'opérateur a utilisé de mauvais standards.

Un autre aspect des machines de tests de dureté actuellement connues concerne le choix de la charge majeure, de la charge mineure et de la pointe du poinçon. La charge qui doit être appliquée ainsi que le type de poinçon à utiliser dépendent de l'échelle et du type du test utilisé. Pour un test dit superficiel, on doit utiliser des charges plus faibles mais, dans la pratique, cela n'est pas toujours effectué car les charges sont choisies manuellement.

La forme du matériau à tester est aussi un facteur important. Si l'échantillon est cylindrique, certains facteurs de correction doivent être utilisés, tels que ses diamètres interne et externe. Là encore, l'opérateur doit consulter plusieurs tables, ce qui peut entraîner des erreurs humaines conduisant à un résultat qui ne tient pas compte de la forme cylindrique de la pièce.

Certaines pièces subissent des tests de manière régulière. Pour chaque test, l'opérateur détermine la procédure appropriée ainsi que les charges et les standards. Ici encore, la subjectivité de l'opérateur peut conduire à des mesures inexactes.

Certains opérateurs peuvent éprouver des difficultés à travailler avec différentes tables et à suivre des instructions spécifiques. La possibilité de fournir à l'opérateur un ensemble d'instructions et de standards multisensoriels peut sensiblement améliorer la validité et la fiabilité des procédures de test.

Bien que des machines de tests connues affichent un certain nombre de données, il n'existe pour le moment aucun appareil fiable dans lequel des informations et des données sont stockées pour être utilisées pendant la procédure de test. Une telle possibilité serait très souhaitable, notamment pour les standards de fiabilité des produits et des données historiques.

La présente invention a pour but de fournir une machine de test améliorée pour mesurer la dureté des matériaux, dans laquelle les risques d'erreur humaine sont pratiquement éliminés. Ce but est atteint par la présence des caractères énoncés dans la revendication 1. Les revendications dépendantes définissent, par ailleurs, des formes de réalisation avantageuse de l'objet de l'invention.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés.

Sur ces dessins :

— La figure 1 est une vue en perspective de la machine selon l'invention.

— La figure 2 est une vue explosée en perspective de la machine de la figure 1.

— La figure 3 est un diagramme des éléments de commande de la machine.

— La figure 4 est un diagramme décrivant l'application initiale de la charge mineure et la détection de la vitesse d'application de la charge majeure.

— La figure 5 est un diagramme illustrant la conversion d'une échelle à l'autre.

— La figure 6 est un diagramme illustrant la correction du résultat selon la forme de la pièce testée.

— La figure 7 est un diagramme illustrant le fonctionnement de l'imprimante associée à la machine.

— La figure 8 montre la connexion à la machine d'un synthétiseur de voix, d'un MODEM de téléphone et d'un affichage à tube cathodique.

— La figure 9 est une courbe montrant les étapes de fonctionnement de la machine.

— La figure 10 est une vue du panneau d'affichage et de commande de la machine selon l'invention.

La figure 1 est une vue en perspective de la machine de test selon l'invention. Cette machine a un cadre en forme de C avec une colonne-support verticale 10 et une section supérieure 12 qui comporte un panneau d'affichage et de commande désigné par la référence 14. La base 15 de l'ensemble repose sur un support. La pièce à tester est placée sur une plate-forme 16 qui est solidaire d'une unité de levage télescopique à vis 18 actionnée par la rotation d'un écrou 20 comportant une pluralité de barres de commande 22. La vue en perspective de cette machine présente une apparence relativement similaire à celle d'autres machines de test connues bien que son fonctionnement soit sensiblement différent.

La dureté Rockwell d'un matériau est déterminée en mesurant la profondeur d'une impression produite par un poinçon 17 de forme déterminée qui est appliqué contre un échantillon du matériau sous des conditions de charge déterminées. La mesure est en réalité une mesure différentielle à deux profondeurs. Une charge de référence faible, appelée la charge mineure, est appliquée et la pénétration du poinçon est mesurée. La pleine charge de test, appelée la charge majeure, est ensuite appliquée puis enlevée, et la deuxième mesure de profondeur est effectuée. La différence entre ces deux mesures est la profondeur de l'impression.

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Il existe deux tests de dureté Rockwell de base. L'un est appelé le test régulier et l'autre le test superficiel. Le test régulier utilise toujours une charge mineure de 10 kg et une charge majeure de 60,100 ou 150 kg. Le test superficiel utilise une charge mineure de 3 kg e.t une charge majeure de 15, 30 ou 45 kg. Le poinçon est soit un diamant de forme spéciale appelé un BRALE soit une bille d'acier durci ayant un diamètre de Vie, /s, Va-, Vi pouce. Le choix du type de test, des charges et du poinçon est déterminé par la dureté et l'épaisseur de l'échantillon. Plus le matériau est doux, plus grande est la profondeur de pénétration. De ce fait, pour tester un matériau doux, on utilise une charge plus légère et un diamètre de poinçon plus grand.

Un échantillon infiniment dur aurait une dureté Rockwell de 100 pour les échelles de BRALE régulières et toutes les échelles superficielles. Sur les échelles de bille régulières, cet échantillon aurait une dureté de 130. Ce chiffre diminue lorsque la dureté du matériau diminue. Sur l'échelle de Rockwell régulière, 100 points de pénétration correspondent à une profondeur de 0,2 mm. Sur l'échelle de Rockwell superficielle, 100 points de pénétration correspondent à 0,1 mm. Sur les machines numériques, la dureté Rockwell s'exprime en Vi o de point Rockwell.

La figure 3 est un diagramme opérationnel de l'électronique de la présente invention. Le cœur de cette invention est une unité centrale de traitement 30 avantageusement constituée par une processeur INTEL 8085. Cette unité a une pluralité de bornes de sortie respectivement désignées par les références 32, 34, 36, 38, 40 et 42 et une borne d'alimentation 46. La borne 32 est connectée au panneau frontal 14. Un clavier 50 est également disposé sur ce panneau et connecté à l'unité centrale 30 par un câble 52.

La machine selon l'invention utilise un codeur digital linéaire 54 qui peut être du type produit par Dynamics Research Corporation (Massachusetts, USA). Ce codeur a une excellente résolution, permettant des mesures très précises. Couplé à l'unité de levage, il est disposé dans la tête 12 de la machine et mesure la pénétration du poinçon en produisant une série d'impulsions représentatives de ce mouvement relatif. Le codeur a une résolution de 1 |im pour les tests Rockwell réguliers et de 0,5 [xm pour les tests Rockwell superficiels. Une résolution plus grande peut être obtenue par une liaison mécanique appropriée qui permet d'améliorer sa sensibilité.

La machine comporte des solénoïdes qui actionnent des éléments électromécaniques. En particulier, un circuit d'entrée/sortie 56 connecté à la borne 36 de l'unité 30 est associé à un solénoïde de freinage 58, à un solénoïde d'avance 60, à un moteur élévateur 62 et à un interrupteur du moteur 64. Un ensemble d'interrupteurs, commandés par l'unité centrale 30, sont rassemblés dans un empilement 66 connecté à la borne 38. Une source d'alimentation 68 est reliée à la borne 46 de l'unité centrale, tandis que la borne 42 est reliée à une imprimante 70.

La figure 2 est une vue explosée en perspective de la machine selon l'invention. La base 15 renferme le moteur 62, l'interrupteur du moteur 64 et le solénoïde 60. Le solénoïde 58 est disposé à la base de l'unité de manœuvre de 20 tandis que la source d'alimentation 68 est disposée dans la colonne 10. L'unité centrale 30 est disposée dans la tête 12 de la machine. Le codeur digital linéaire 54 est fixé sur la face avant de la tête, et le circuit d'entrée/sortie 56 est également monté dans cette tête. Le panneau 14 est attaché à la portion frontale de la tête.

Une brève explication du fonctionnement de l'appareil va maintenant être donnée. L'opérateur tourne l'écrou de commande 20 à la main pour commander le mouvement de l'unité de levage 18. Lorsque la pièce à tester arrive au contact du poinçon, la charge mineure commence à être appliquée et le codeur 54 commence à compter dans une direction. Après un nombre déterminé d'impulsions comptées, un interrupteur actionne le solénoïde 58 ou un relais qui verrouille l'écrou à la charge mineure correcte. Puis un autre interrupteur actionne le solénoïde 60 qui déclenche l'application de la charge majeure. Le codeur 54 recommence alors à compter. Lorsque la charge est appliquée complètement, le mouvement commence à

stopper; le taux de comptage du codeur approche donc de zéro. Lorsqu'un taux de comptage prédéterminé est atteint, l'appareil active l'interrupteur 64 qui, après un retard déterminé, ordonne au moteur 62 de retirer la charge majeure. Le codeur 54 délivre alors des impulsions qui sont déduites des impulsions déjà accumulées lors de l'application de la charge mineure. Lorsque la charge majeure est complètement retirée, le taux de comptage approche à nouveau de zéro. Pour une valeur prédéterminée de celui-ci, le test de dureté est terminé et le compte accumulé représente la différence entre les nombres d'impulsions comptées respectivement durant l'application de la charge mineure et l'enlèvement de la charge majeure. Cette différence, qui constitue le résultat de la mesure, est affichée. L'écrou 20 de commande de l'unité 18 est alors libéré pour permettre à l'opérateur de la faire descendre manuellement.

La figure 9 est une courbe montrant comment évolue en fonction du temps le nombre des impulsions produites. Cette courbe est donc représentative du mouvement relatif du poinçon par rapport à l'échantillon. La position de départ, avant le début de l'application de la charge mineure, est indiquée au point A. Lorsqu'un certain nombre d'impulsions ont été émises par le codeur 54, cela signifie que la charge mineure est appliquée, ce qui correspond au point B de la courbe. A la fin d'un intervalle de temps déterminé, la charge majeure commence à être appliquée à une certaine vitesse, ce qui correspond au point C de la courbe. Lorsque le taux de comptage est descendu à un niveau déterminé, cela signifie que le test est terminé, ce qui correspond au point D de la courbe. La charge majeure reste alors appliquée pendant un certain intervalle d'arrêt qui se termine à l'instant représenté par le point E de la courbe.

Il faut aussi indiquer que, durant l'application de la charge majeure entre les points C et D de la courbe, sa vitesse d'application peut être déterminée de manière à obtenir une mesure permettant des vitesses d'application indentiques pour différentes machines.

Cela sera décrit plus loin en détail.

A la fin de l'intervalle de repos, la charge majeure est retirée. La vitesse est alors mesurée par le codeur 54. Lorsque le taux de comptage est descendu à un niveau déterminé, ce qui correspond au point F, la mesure de dureté est terminée. Un intervalle de récupération intervient alors, qui est fonction du matériau testé. A la fin de cet intervalle, qui correspond au point G, intervient la mesure de la différence de pénétration entre les points C et G. Cette différence constitue une mesure de la dureté du matériau.

La figure 10 représente une variante de réalisation du panneau d'affichage de la machine. Il s'agit d'une version plus élaborée que celle montrée sur la figure 1. Les résultats des tests, la dureté ou d'autres facteurs concernant la mesure sont affichés dans une fenêtre 80, tandis que la valeur de la charge mineure appliquée apparaît dans une fenêtre 82. Le choix de la charge mineure, de la charge majeure et du poinçon est affiché dans des fenêtres 84, 86 et 88. Ces valeurs correspondent à l'échelle de test appropriée qui est utilisée pour la mesure. Une touche de balayage d'échelle 90 sert à balayer les différentes échelles possibles pour la mesure. Pour chaque échelle, la charge majeure, la charge mineure et le poinçon à utiliser sont affichés.

Une touche de balayage de conversion 92 permet de balayer les différentes échelles auxquelles les tests peuvent être effectués. L'échelle appropriée pour la mesure est simultanément indiquée dans une fenêtre 94. La conversion est obtenue en utilisant une touche de conversion 96.

Certains autres aspects du fonctionnement de la machine sont aussi identifiés dans le panneau d'affichage. En particulier, l'intervalle d'arrêt apparaît dans une fenêtre 98, l'intervalle de récupération dans une fenêtre 100, le facteur de correction cylindrique ajouté dans une fenêtre 102 et le facteur de correction cylindrique soustrait dans une fenêtre 104. Le type de matériau testé est affiché dans une fenêtre 106 s'il s'agit d'un matériau mou ou dans une fenêtre 108 s'il s'agit d'un matériau dur. Une fenêtre 110 indique que le test a été correctement effectué et que la mesure est correcte.

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Il est prévu un panneau d'affichage additionnel 112 qui comporte des touches de fonctions 113 et des touches numériques 115. L'introduction de certaines données numériques pour les procédures de test et l'affichage est réalisée en appuyant sur la touche de fonction désirée puis sur la touche numérique appropriée. En particulier, les limites supérieure et inférieure peuvent être introduites ce cette manière et affichées dans la fenêtre 80. Ces limites sont fixées en appuyant respectivement sur les touches 114 et 116 puis sur les touches numériques appropriées. Les intervalles d'arrêt et de récupération peuvent être aussi fixés en utilisant la même procédure qui fait intervenir respectivement les touches 118 et 120. La correction de la mesure pour une pièce cylindrique est réalisée en appuyant sur la touche 122. Les diamètres extérieur et intérieur de la pièce sont introduits en utilisant les touches 124 et 126 respectivement.

La fenêtre 80 non seulement affiche les fonctions ci-dessus mais aussi indique si la machine fonctionne correctement, dans quel mode elle fonctionne selon les phases décrites en relation avec la courbe de la figure 9, si les tests effectués sont corrects et d'autres informations qui seront décrites ultérieurement.

Les fonctions réalisées par l'unité centrale vont être maintenant décrites en se référant à la figure 4. Le codeur 54 produit des comptes qui sont appliqués à un détecteur de phase 200. Si ce dernier détecte une inversion de phase dans la sortie des signaux du codeur 54, un signal est fourni à l'unité centrale qui stoppe les opérations de mesure, car cela traduit une inversion du mouvement de la vis élévatrice lors de l'application de la charge mineure. De plus, la fenêtre d'affichage 80 indiquera en même temps qu'une inversion s'est produite et que le test ne peut pas être effectué.

Si le détecteur de phase n'indique aucune inversion, le compteur 202 comptera jusqu'à un nombre prédéterminé correspondant à la charge mineure qui doit être appliquée à la pièce. Tant que ce compte n'est pas atteint, le codeur continue à produire des impulsions qui sont appliquées au compteur 202. Lorsque le compte prédéterminé est atteint, une indication OUI est fournie. Cependant, si le compte total dépasse une valeur seuil, comme indiqué dans le bloc 204, le processus est stoppé et aucune mesure ne peut être effectuée. Si un OUI est produit par le comparateur 204, cela signifie qu'une charge mineure trop forte a été appliquée. Cette surcharge interdit la prise de la mesure.

Lorsque la charge mineure est atteinte, le solénoïde de verrouillage 58 est alors excité en même temps que démarre un intervalle de retard déterminé, comme illustré dans le bloc 206, après quoi la charge majeure commence à être appliquée. Cela se produit par l'ex-ci '.uion du solénoïde d'avance 60. A ce moment, le codeur 54 recommence à générer des impulsions qui représentent la pénétration du poinçon dans l'échantillon.

La vitesse du poinçon dépend du matériau testé, du poinçon lui-même et d'autres facteurs. Cette vitesse est déterminée en mesurant le nombre d'impulsions par unité de temps délivrées par le codeur 54. Une comparaison de taux de comptage est réalisée dans le bloc 208 pour indiquer que la charge majeure a fini d'être appliquée parce que la vitesse de l'application décroît. Aussi longtemps que ce taux n'a pas été atteint, aucune indication n'est fournie et la vitesse d'application de la charge à la pièce testée continue à être mesurée. Lorsqu'il est déterminé que le taux de comptage est égal ou inférieur à celui qui a été fixé dans le bloc 208, alors la charge majeure cesse d'être appliquée à la pièce. Cela ne se fait pas instantanément et un intervalle de temps d'arrêt est utilisé, qui dépend du matériau testé ainsi que de certains standards ASTM. A la fin de cet intervalle de temps, le moteur 62 est actionné à travers l'interrupteur 64 pour commencer à retirer la charge majeure de la pièce. A nouveau, le codeur 54 est utilisé pour déterminer la vitesse. Lorsque le taux de comptage atteint un niveau déterminé, cela signifie que le test est terminé et que le poinçon a quitté la pièce. A ce moment, une mesure de la dureté du matériau peut être effectuée mais, en raison des opérations mécaniques nécessaires, un certain intervalle de temps de récupération est défini selon les standards ASTM. A la fin de cet intervalle de temps, défini dans le bloc 210, la dureté du matériau est affichée dans la fenêtre 80.

Il est possible aussi de standardiser la vitesse d'application de la charge majeure de manière à assurer que, d'une machine à l'autre, ce paramètre reste constant. Lorsque la charge majeure commence à être appliquée à la pièce, un compte est produit sur un intervalle de temps de référence, comme illustré par le bloc 214. Ce compte ne commence qu'après un intervalle de temps donné qui dépend de la pièce testée et de la charge majeure utilisée. Par exemple, on peut attendre un quart ou une demi-seconde avant de commencer à compter sur la période de référence le nombre d'impulsions représentant la vitesse d'application de la charge majeure. Une fois ce standard établi, les différentes machines utilisées sont ajustées de manière à travailler avec la même vitesse d'application de la charge. De plus, comme le montre la figure 4, la machine est testée pour déterminer si la vitesse d'application de la charge majeure est approximativement égale à la vitesse standard. Cette opération est illustrée par le bloc 216. Un interrupteur 218 est activé pour afficher dans la fenêtre 80 cette vitesse d'application. La comparaison peut être effectuée automatiquement dans l'unité centrale 30, l'affichage indiquant alors seulement que la machine correspond ou non au standard fixé.

Bien que la machine ait été décrite avec une commande manuelle du système élévateur télescopique qui déplace la plate-forme supportant la pièce à tester, un système automatique pourrait être utilisé pour effectuer ce mouvement. Cela réduit encore le risque d'erreur humaine, car il ne peut plus y avoir alors d'inversion du mouvement de la vis élévatrice lors de l'application de la charge mineure.

Il apparaît que l'utilisation d'un codeur élimine sensiblement les erreurs de manipulation commises lorsque l'opérateur doit déterminer les instants d'application des charges ou la fin du test. De plus, la standardisation de la vitesse d'application de la charge majeure permet une certaine uniformité entre les différentes machines.

L'utilisateur peut certes modifier la vitesse d'application de la charge mais, dans ce cas, la fiabilité de la machine risque d'être affectée. Par ailleurs, l'unité centrale 30 peut fixer la vitesse d'application standard, de sorte que l'utilisateur a la possibilité de déterminer si la machine fonctionne selon les spécifications fournies par le constructeur. Si la vitesse d'application de la charge majeure à un échantillon de test ne correspond pas au standard défini par l'unité centrale, cela peut être indiqué sur l'affichage 80 pour permettre un ajustement.

La figure 5 est un diagramme illustrant d'autres dispositions de l'invention. Comme déjà indiqué, ii est important de pouvoir disposer de plusieurs échelles pour afficher la dureté du matériau testé. Généralement, on recourt à des tables de conversion qui présentent un certain nombre d'échelles connues notamment sous les désignations C, A, D, 15N, 30N, 45N. Il peut être souhaitable de tester la pièce dans une échelle, mais de pouvoir fournir le résultat dans une autre échelle. Dans ce but, les échelles et les mesures de dureté correspondantes sont mises en mémoire dans l'unité centrale 30.

Lorsque la touche de balayage de conversion 92 est activée, elle fait apparaître les différentes échelles dans la fenêtre 94. L'échelle du test est choisie à l'aide de la touche 90. A la fin du test, la touche de conversion 92 est actionnée et, lorsque l'échelle désirée est obtenue, la touche de conversion 96 est à son tour activée. Le résultat est affiché dans la fenêtre 80 dans l'échelle sélectionnée. De cette manière, l'opérateur peut facilement obtenir des mesures de dureté en différentes échelles sans avoir à utiliser des tables de conversion.

La figure 5 illustre par le bloc 220 l'utilisation de la touche 92 pour faire apparaître l'échelle désirée sur la fenêtre 94. L'échelle sélectionnée est alors introduite dans l'unité centrale, comme indiqué dans le bloc 222. Si la touche de conversion 96 est alors actionnée, la conversion est effectuée dans l'échelle désirée, selon le bloc 226. Le résultat apparaît sur l'affichage 80.

La figure 6 concerne le cas où certaines mesures réalisées sur une pièce cylindrique doivent subir une correction. Les données de correction sont introduites dans l'unité centrale, comme illustré par le bloc 230. Le résultat du test de dureté est identifié en 232 et sa modification selon les données de corrélation pour pièce cylindrique est

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exécutée dans le bloc 234 pour produire dans la fenêtre 80 un résultat corrigé.

Sur la figure 10, les données de correction cylindrique sont introduites à l'aide des touches 122, 124 et 126 ainsi que des touches numériques. Lorsque la dimension de la pièce ainsi que ses diamètres interne et externe ont été introduits, la correction peut être effectuée. L'affichage 80 indique non seulement le résultat corrigé, mais aussi que cette information a subi la correction imposée par la cylindricité de la pièce.

La figure 7 illustre le fonctionnement du système lorsqu'une imprimante 70 est utilisée pour fournir les informations produites durant le test. Le résultat de la mesure de dureté identifié par le bloc 232 est soumis à l'unité centrale, comme le montre le bloc 236. Si une commande d'impression est alors donnée, un ordre d'impression est produit et envoyé à l'imprimante de la machine, selon le bloc 238.

Comme déjà mentionné, l'un des problèmes posés par les appareils actuels est l'absence de directives multisensorielles données à l'opérateur. Sur la figure 8, il apparaît que l'unité centrale 30 contient un programme d'exécution et est reliée à une interface d'affichage à tube cathodique (CRT) 242. Cette interface est connectée à un moniteur 244 qui peut recevoir des données alphanumériques fournies par l'unité centrale. De plus, un synthétiseur de voix 246 peut être connecté à l'unité centrale. Ce synthétiseur active un haut-parleur 248 grâce auquel les informations fournies par l'unité centrale peuvent être transformées en une information sonore. L'unité centrale est également connectée à un MODEM de téléphone 250 dont la sortie est reliée à un appareil téléphonique 252. Cela permet, par exemple, de tester la machine à distance. Le MODEM peut être interconnecté avec une unité de traitement centrale chez le fabricant et les informations concernant de nouveaux standards, les mises à jour des tables de conversion et d'autres données stockées dans la mémoire de l'unité centrale peuvent ainsi être transmises directement par le fabricant à travers le MODEM téléphonique.

L'un des autres problèmes rencontrés avec les machines de test actuelles est la difficulté d'établir des corrélations entre des mesures effectuées à des moments différents. Pour remédier à cela, l'unité centrale comporte une mémoire permettant de stocker des informations concernant les mesures effectuées, par exemple le jour, l'heure, le type de pièce, le résultat de la mesure, etc. L'utilisateur de la machine peut ainsi déterminer la qualité générale des matériaux testés sur un intervalle de temps déterminé. Il peut également déterminer des déviations standard ainsi que d'autres valeurs statistiques.

On peut également déterminer si la machine fonctionne correcte-5 ment selon certaines spécifications ASTM. La mémoire de l'unité centrale 30 contient à cet effet des données de test ASTM concernant des échantillons de référence. Ceux-ci sont utilisés pour effectuer des mesures afin de déterminer si la machine fonctionne selon les procédures correctes. Les données relatives à ces échantillons de tests sont 10 introduites dans le système en utilisant les touches de fonctions et les touches numériques. Lors des tests, les données ASTM mémorisées sont comparées aux données mesurées et le résultat de la comparaison est stocké dans la mémoire de l'unité centrale. Si les mesures effectuées sont en accord avec les standards ASTM, l'affichage 80 13 indique que la machine répond aux standards ASTM.

Certains utilisateurs effectuent des tests répétitifs sur la même pièce. Pour éviter à l'opérateur de consulter, à chaque fois, une table pour déterminer les paramètres et procédures du test, l'unité centrale peut contenir en mémoire ces informations. L'opérateur a seulement besoin d'appeler ces informations à l'aide d'un code d'identification approprié et l'unité centrale présente alors ces données oralement ou visuellement. L'unité centrale peut aussi commander automatiquement le déroulement du test pour déterminer si la pièce correspond 2j aux standards enregistrés dans l'unité centrale.

Il apparaît ainsi que la machine selon l'invention constitue un appareil de test de dureté à la fois automatique, sûr et précis, permettant d'obtenir les mêmes résultats d'une machine à l'autre et dans lequel la possibilité d'erreur humaine est extrêmement réduite. 30 La possibilité d'effectuer des conversions de table et d'échelle ainsi que de tenir compte de la forme de la pièce testée constitue des améliorations importantes par rapport aux appareils connus. Il en est de même en ce qui concerne la possibilité d'assurer que l'appareil correspond à certains standards ASTM en utilisant des échantillons de 35 référence pour produire des résultats qui sont comparés aux standards contenus dans la mémoire de l'unité centrale. Enfin, la possibilité de mettre à jour les données de l'unité centrale à partir des installations du fabricant et l'utilisation d'instructions visuelles et sonores pour assister l'opérateur constituent des avantages notables.

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9 feuilles dessins

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   REVENDICATIONS

   1. Machine de test pour mesurer la dureté d'un matériau selon une échelle prédéterminée, comprenant:

   — une plate-forme destinée à recevoir un échantillon du matériau à tester;

   — une unité élévatrice pour déplacer cette plate-forme;

   — un poinçon pénétrant dans ledit échantillon lorsque la plateforme est soulevée et lui applique une charge mineure;

   — des moyens pour appliquer une charge majeure à l'échantillon de manière à y faire pénétrer le poinçon plus profondément;

   — des moyens pour retirer la charge majeure de l'échantillon;

   — des moyens pour produire une série d'impulsions représentatives du mouvement relatif entre le poinçon et l'échantillon;

   — des moyens de comptage pour obtenir une mesure de la différence entre la profondeur de la pénétration du poinçon lorsqu'une charge mineure est appliquée et sa profondeur de pénétration lorsqu'une charge majeure est appliquée, et

   — des moyens pour déterminer la dureté du matériau à partir de cette mesure de diiférence de pénétration.
2. 2. Machine de test selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens pour produire des impulsions comprennent un codeur linéaire sensible au mouvement du poinçon dans l'échantillon.
3. 3. Machine de test selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre:

   — des moyens pour obtenir, à partir des impulsions fournies par le codeur, une mesure de la valeur de la charge mineure appliquée à l'échantillon;

   — des moyens pour mettre en mémoire la valeur appropriée de la charge mineure qui doit être appliquée, et

   — des moyens pour comparer cette valeur avec celle de la charge effectivement appliquée, la machine procédant au test de dureté seulement si la charge mineure appliquée est approximativement égale à ladite valeur appropriée.
4. 4. Machine de test selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens pour obtenir une mesure de la valeur de la charge mineure comportent des moyens de comptage des impulsions produites par le codeur.
5. 5. Machine de test selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens pour comparer la valeur appropriée de la charge mineure avec la valeur effective de celle-ci comprennent des moyens pour détecter lorsque la valeur de la charge mineure effective dépasse une valeur maximale déterminée et des moyens répondant à la détection de ce dépassement pour arrêter la procédure de mesure.
6. 6. Machine de test selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un système d'affichage fournissant une indication de la valeur appropriée de la charge mineure ainsi qu'une indication de son dépassement.
7. 7. Machine de test selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens.pour produire des impulsions incluent des moyens pour indiquer la direction relative du mouvement entre le poinçon et l'échantillon à tester et en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour détecter lorsque la direction du mouvement relatif entre le poinçon et l'échantillon est inversée lors de l'application de la charge mineure et des moyens pour arrêter la procédure de mesure lors de la détection d'une inversion de direction.
8. 8. Machine de test selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un système d'affichage permettant d'indiquer une inversion et que la procédure de mesure ne peut être effectuée.
9. 9. Machine de test selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour déterminer la vitesse d'application de la charge majeure à l'échantillon.
10. 10. Machine de test selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour arrêter l'application de la charge majeure lorsque ladite vitesse tombe au-dessous d'un niveau prédéterminé.
11. 11. Machine de test selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour déterminer la vitesse d'application de la charge majeure à l'échantillon et des moyens pour arrêter son application lorsque ladite vitesse tombe au-dessous d'un niveau prédéterminé.
12. 12. Machine de test selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour standardiser la vitesse d'application de la charge majeure à un échantillon standard, qui comprennent des moyens pour mesurer le taux de comptage desdites impulsions de manière à générer un standard pour ladite vitesse, ce standard pouvant être utilisé dans d'autres machines de test de dureté.
13. 13. Machine de test selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour déterminer l'instant d'application de la charge majeure et des moyens pour retarder par rapport à cet instant le début de la mesure dudit taux de comptage.
14. 14. Machine de test selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour déterminer la vitesse à laquelle le poinçon est enlevé de l'échantillon et arrêter la procédure de mesure de dureté lorsque cette vitesse est égale à une valeur prédéterminée.
15. 15. Machine de test selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de détermination de la dureté comprennent des moyens pour déterminer la différence entre les nombres d'impulsions générées durant l'application de la charge mineure et durant l'enlèvement de la charge majeure.
16. 16. Machine de test selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour mettre en mémoire une pluralité d'échelles de mesure, des moyens pour afficher la dureté mesurée dans une échelle déterminée et des moyens pour afficher ladite échelle.
17. 17. Machine de test selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour afficher automatiquement la mesure de dureté dans n'importe quelle échelle désirée ainsi que ladite échelle.
18. 18. Machine de test selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour mettre en mémoire une pluralité de facteurs de correction concernant la forme d'un échantillon cylindrique, ces facteurs comportant le diamètre intérieur et le diamètre extérieur de l'échantillon, des moyens pour convertirla dureté mesurée en une dureté corrigée, des moyens pour fournir la dureté mesurée et lesdits facteurs de correction aux moyens de conversion et des moyens d'affichage connectés aux moyens de conversion pour fournir la valeur de la dureté corrigée.
19. 19. Machine de test selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité de traitement centrale comprenant des moyens de mise en mémoire pour stocker une pluralité d'échelles de mesure en même temps que les charges majeure et mineure correspondantes et le type de poinçon approprié et des moyens d'affichage connectés à l'unité centrale pour afficher la valeur appropriée des charges majeure et mineure ainsi que le type de poinçon correspondant à chaque échelle.
20. 20. Machine de test selon la revendication 19, caractérisée en ce que l'unité centrale de traitement comprend des moyens pour mettre en mémoire une pluralité d'échelles de mesure de dureté, des moyens pour effectuer une mesure de dureté selon une échelle sélectionnée et pour afficher la mesure résultante dans cette échelle, des moyens pour sélectionner une autre échelle et des moyens pour convertir la mesure de dureté dans l'échelle sélectionnée et afficher sa valeur.