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"APPAREIL POUR MESURER LA DURETE DES METAUX' La présente invention a pour objet un appareil appelé "slerographe", permettant de mesurer instantanément,'' et par simple lecture sur une échelle graduée, ' la dureté d'un métal dont on désire faire l'essai.
On oonnait déjà des appareils pour mesurer la dureté des métaux, ' dans lesquels on fait tomber perpendi- culairement et d'une hauteur constante, une bille en acier sur la surface polie du métal à éprouvera la bille re-
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bondissant à des hauteurs différentes selon que le métal est plus ou moins dur. La bille est guidée par exemple dans un tube de verre ou de métal et tombe d'une hauteur déterminée sur la surface à éprouver et on mesure la hauteur à laquelle elle rebondit; des tables donnent alors la dureté correspondante. Mais ces appareils sont d'un maniement délicat et ne sont pas encore sortis de la pra- tique limitée des laboratoires.
L'appareil qui fait l'objet de la présente in. vention est, au contraire,' robuste et précis; il permet la lecture instantanée du résultat cherché et permet par suite de faire en un temps très court, une série de me- cures, parfaitement comparables entre elles.
Il est basé lui aussi sur la déformation élas- tique d'un corps dur de forme appropriée sous l'influence d'un choc déterminé,' la hauteur à laquelle rebondit ce corps déterminant le degré de dureté du métal essayé.
Mais, et c'est ce qui constitue la caractéris- tique essentielle de cet appareil, le corps dur mobile rebondissant après son choc sur le métal à essayer, se trouve automatiquement bloqué à la hauteur maxima qu'il a pu atteindre dans sa course ascendante après rebondis- sement,' hauteur qui., comme on l'a vu ci--dessus, correspond exactement au degré de dureté du métal. par suite de ce blocage,= le corps dur ne peut plus redescendre, mais peu par contre,' remonter toujours librement.
De plus,' le corps dur, ainsi arrêté automati.. quement dans sa course de rebondissement,ne pourra re- tomber pour un nouvel essai de métal, qu'après avoir été
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ramené à la position initiale d'où sa première chute s'était produite,\ ce qui assure automatiquement la constance de la hauteur de chute du dit corps dur.
Le corps dur ou corps de choc, peut être cons- titué par exemple par une broche susceptible de tomber en chute libre à l'intérieur d'un organe de guidage,et comportant à son extrémité inférieure une partie en métal dur,' rapportée ou non, et vers son extrémité supérieure une tête ou butée, réglable de préférence.
Le dispositif de blocage de la broche peut être constitué par exemple par des billes ou autres organes analogues., qui, en se coinçant entre la surface de la broche et une surface conique appropriée,' empêchent la broche de redescendre aussitôt qu'elle a atteint sa hauteur maxima de rebondissement.
Une douille mobile ou toute autre pièce appro- priée, combinée éventuellement avec un ressort de frotte- ment,' permet de soulever les billes pour les mettre hore d'action avant l'essai. Cette douille mobile ou autre peut être rabaissée automatiquement lors du choc de la bro- che sur le métal à essayer,' par la tête de butée de cette broche, de manière à assurer l'armement du dispositif de blocage. Le désarmement de ce dernier pourra être produit en vue d'un nouvel essai à exécuter,1 par la bro- che elle-même qui soulève la douille ou autre,' lorsqu'on la ramène à sa position de départ primitive en la tirant à fond vers le haut.
Si la broche est munie de graduations appro- priées, on pourra, après blocage de celle-ci, lire ins- tantanément le résultat de l'épreuve.
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Suivant une forme d'exécution perfectionnee, au lieu de porter la ou les graduations de l'appareil (en Brinell,' en kiloga ou autres) sur la broche elle- même, ce qui présente des difficultés, dans la pratique, on dispose cette ou ces graduations sur le tube-guide de la broche, le long d'une fente longitudinale ménagée dans la paroi de ce tube.
On peut également prévoir un second tube en- tourant le tube-guide et portant lui aussi une.fente bordée d'une ou de plusieurs graduations; ce second tube permettant alors (grâce à une rotation appropriée qui lui est imprimée) de venir masquer la fente du tube-guide, et d'empêcher ainsi les pouaaièrea de pénétrer dans l'in- térieur de l'appareil.
L'extrémité de la broche ou la bague ou autre pièce servant à fixer à cette extrémité la bille de choc/ pourra être rendue bien visible à travers la tente grâce à toute marque ou signe approprié, de couleur de préfé- rence (par exemple une gorge ou cannelure peinte).
On peut enfin munir le tube-guide de la broche d'une deuxième fente longitudinale, diamétralement opposée à la première, et à prévoir un anneau susceptible de cou- lisser à frottement doux le long de ce tube; cet anneau étant muni d'une gâchette à ressort ou autre organe ana- logue dont le beo s'engage dans cette deuxième fente et vient immobiliser la broche,! on pourra ainai retenir la brocher au départ,' à telle hauteur que l'on voudra, et il suffira d'appuyer sur la queue de la gâchette pour provo- quer de ce point la chute de la broche.
L'appareil se trouvera ainsi posséder autant
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de hauteurs de chute différentes que l'on voudra.
Pour éliminer les effets de répercussion ou de résonnance du choc sur les pièces de poids réduit à éprouver,,' on aura intérêt à monter l'appareil sur une sorte d'enclume ou dispositif analogue,' de telle aorte que la pièce à-éprouver se trouve maintenue entre la sur- face de cette-enclume et la bague vissée terminant l'appareil à sa partie inférieure.
D'autres caractéristiques de détail seront in- diquées ci-après dans le cours de la description.
Aux dessins ci-joints sont représentées,1 à titre d'exemple,' diverses formes de réalisation de l'invention.
Dans ces dessins ;
La fig. 1 est une vue en coupe de l'appareil prêt à fonctionner.
La fig. 2 est un e vue de détail de la broche.
La fig. 3 représente une variante de broche.
La fig. 4 est une vue en élévation d'une forme d'exécution perfectionnée de l'appareil avec fente longi- tudinale.
La fig, 5 est une vue en coupe transversale de l'ap.. pareil de la fig. 4 mais avec deuxième tube-enveloppe.
La fig. 6 est une vue en coupe-élévation partielle d'un appareil avec anneau à gâchette.
La fig. 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la fig. 6.
Les fig. 8, 9, 10 et 11 représentent diverses formes de réalisation de l'extrémité inférieure de la broche.
La fig. 12 représente une forme de réalisation de l'extrémité supérieure de la broche.
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La fig. 13 représente un appareil fixé sur une en- clume.
Suivant la fig. 1, l'appareil comporte une broche
1 qui 3e termine à sa partie inférieure par une bille 2 sertie au moyen d'une bague 3 vissée à l'extrémité de la broche (fig. 2) ou encore si on le préfère,' par un hémisphère de métal très dur 4 (fig. 3),
Cette broche 1 est guidée dans un tube 5 qui se termine à sa partie inférieure par une bague vissée 6 et à sa partie supérieure par une autre bague vissée 7.
A la partie supérieure et à l'intérieur du tube
5 se trouve un dispositif destiné à bloquer la broche 1 lorsque cette dernière,' tombant librement sur la surface A de la pièce de métal à éprouver et rebondissant après ce choc,' a atteint la hauteur maxima à laquelle elle peut parvenir.
Une bague 8 vissée dans le tube-guide 6 porte vers le milieu de sa hauteur un alésage tronconique 8' dont l'angle est d'environ 12 . Des billes d'acier 9 de grosseur appropriée sont placées entre cette surface tronconique et la surface cylindrique de la broche 1.
Si l'on tient l'appareil verticalement,' ces billes, par leur propre poids viennent se coincer entre la bague 8 et la broche 1, de sorte que cette dernière ne peut plus descendre. Si l'on soulève les billes ainsi coincées à l'aide d'une pièce annulaire 10 munie de fentes 10' pour le passage des billes,' le coincement ne peut plus se pro- duire et la broche 1 tombe librement. La broche 1 est donc toujours libre de remontera mais une fois remontée, ne peut descendre que si la pièce annulaire 10 est tirée
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vers le haut, de manière à soulever lesbillea 9 et à les empêcher de se coincer entre la surface 8' de la bague et la broche 1.
Le fonctionnement de l'appareil est dès lors le suivant :
La broche 1 étant tirée à fond vers le hautµ' sa bague inférieure 3 vient buter oontre le bord inférieur de la pièce 10 et cette dernière se soulever en soulevant en même temps les billes 9 ; la pièce 10 est maintenue dans cette position soulevée par une légère friction contre les parois intérieures de la bague 8,1 friction assurée au moyen d'un ressort circulaire en forme de segment de piston 11,' ou par tout autre moyen.
La broche 1 ayant ainsi été soulevée à fond,'on peut alors la laisser tomber librement sur la surface A de la pièce de métal à éprouver,' sans que la pièce 10 puisse arrêter sa chuter puisque cette pièce se trouve maintenue en position haute comme on vient de le voir.
Au moment du choc de la broche 1 sur la surface A,l'écrou 12 dont cette broche est munie à sa partie supérieure vient buter oontre la pièce 10 qui redescende en libérant les billes de retenue 9.
Après le choc, la broche 1 rebondit et remonte à l'intérieur du tube 5. Lorsquelle atteint la hauteur maxima à laquelle elle peut parvenir dans sa course as- condante, (hauteur qui dépend du degré de dureté du métal), elle s'arrête dans cette course et aurait tendance à redes- cendre. Mais elle est aussitôt coincée par les billes 9 et par suite immobilisée au point le plus haut qu'elle a pu atteindre dans sa course ascendante.
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La broche se trouve donc bloquée automatiquement à la hauteur correspondant à la dureté de la pièce contre laquelle elle a frappé. Comme la broche peut être munie d'une graduation 13, il suffit de lire le chiffre de cette graduation affleurant au sommet du tube 5, pour eonnaitre la dureté du métal éprouvé,
L'opération dure une seconde à peine.
Pour effectuer un nouvel essai.,' il est néces- nuire de tirer à fond la broche 1 vers le haut.,' juaqu'à ce que sa bague 3 vienne soulever la pièce 10.
Pour obtenir que le déclanchement du dispositif de blocage,' au moment du choc,' se produise bien à l'instant le plus favorable au bon fonctionnement de l'appareil,' on règle l'action de l'écrou 12 de la broche par tâtonne- ment, ce qui est fait une fois pour toutes. On peut d'ailleurs agir concurremment sur la bague 6 en la vissant plus ou moins, ce qui fait varier légèrement la longueur du tube 5. En outre,' ce réglage peut être facilité du fait que la tranche supérieure de la pièce 10, sur laquelle vient buter l'écrou 12,' peut être entaillée en 10" de manière à former comme une sorte de ressort qui réagit dans un sens favorable au fonctionnement de la pièce 10.
Enfin,' pour éviter le freinage par l'air à l'in- térieur du tube 5, ce dernier est percé de trous 14 vers ses extrémités supérieure 'et inférieure.
La broche 1 pourrait porter éventuellement plu- sieurs graduations; par exemple d'un côté les chiffres de Brinell et de l'autre les résistances en kilogrammes cor- respondantes.
En pratique et pour simplifier l'usinage de
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1 appareil,' ces graduations seront reportéea de préférence à l'aide de bandes serties dans des rainures appropriées de la broche.
Suivant la fig.4, le tube-guide 5 de l'appareil peut être percé d'une fente longitudinale 15 à travers laquelle on pourra observer la hauteur à laquelle rebondit l'extrémité inférieure de la broche 1.
La bague 3 qui sert à maintenir la bille 2 à l'extrémité de la broche 1, peut à cet effet porter (fig. 8) une cannelure ou gorge 16,' peinte par exemple en rouge ou autre couleur pour être rendue bien visible.
Dans le cas des figures 9, 10, 11, c'eat le bord très mince et poli des collerettea 26 qui sert d'index pour la hauteur de rebondissement.
De part et d'autre de la fente 15, on pourra alors porter une graduation 17, donnant par exemple :à droite, la résistance en kilogrammes,' et à gaucher les chiffres en Brinell.
Les graduations portées soit sur le tube 5 soit sur la broche 1, peuvent se faire en millimètres,1 une table annexée à l'appareil donnant les correspondances en coefficient de dureté.
Pour empêcher la poussière de pénétrer par la fente 15 à l'intérieur de l'appareil,' on pourra reporter la ou les graduations 17 sur un second tube concentrique 18 (fig. 5),disposé à l'extérieur du tube-guide 5, et muni lui-même d'une fente 19 ; le tube 18 étant susceptible de tourner sur le tube 5. on pourra,' au reposµ' masquer la fente 16 par le tube 18 ; aucontraire,' lorsque l'appareil sera mis en service,, on amènera les deux fentes en coin-
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cidenoe.
On pourra même,' dans ce cas,' conserver sur le tube 5 et le long de la fente 15, deux échelles supplé- mentaires,' par exemple une échelle en millimètres ou cen- timètres, et une échelle non chiffrée destinée à inscrire par exemple des repères correspondant à des duretés -types.
Sur les figures 6 et 7, on voit comment le tube- guide 5 peut être percé d'une deuxième fente longitudinale
20, opposée à la fente 15, et dans laquelle pénètre le bec 21' d'une gâchette 21 pivotant en 22 à l'intérieur d'un anneau 23 susceptible de coulisser à frottement doux le long du tube 5,' sans toutefois masquer la fente
15. La queue 21" de la gâchette fait saillie hors de l'anneau 23; un ressort 24 tend constamment à appuyer le bec de la gâchette, à l'intérieur du tube 5, contre la broche 1.
Cette disposition permet d'immobiliser la broche à telle hauteur que l'on voudrai au départ. En appuyant sur la queue 21" de la gâchette/ on soulève son bec 21' et on provoque la chute de la broche 1.
La forme de l'extrémité percutante de la broche 1 peut affecter soit la forme d'une bille ou d'une hé- misphère (fig. 2 et 3), soit celle d'un cône d'un degré quelconque, soit celle d'un cylindre (fig.11) dont la section 25, au point de choc, aura une dimension spéciale appropriée. Dans cette dernière figure,= l'extrémité 25 est susceptible d'être calibrée à 1 millimètre carré par exemple.
Pour permettre à la gâchette 21 de retenir la broche 1, on aura soin (fig. 9,' 10, Il) de munir cette broche, à sa partie inférieure, d'une collerette 26 soli-
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daire soit de la partie percutante de la broche elle-même (fig.9 et 11), soit de la bague 3 maintenant la bille 2 (fig. 10).
Suivant la fig. 12, la broche 1 est munie à sa partie supérieure d'un éorou ou bouchon 12 fixé à l'aide d'une vis 27 ou d'un contre-écrou ou de tout autre moyen approprié.
La fig, 13 représente enfin un appareil B conforme à l'invention, monté sur une sorte d'enclume constituée par un corps 28,monté sur trois vis calantes 29 et por- tant une partie centrale 30 en acier trempé sur laquelle repose la pièce A à éprouver, supposée de poids réduit.
Cette pièce se trouve serrée vigoureusement grâce à des ressorts SI-SI entre la partie centrale 30 et le pied 6 de l'appareil. On élimine ainsi lea effets de répercus- sion ou de résonnance du choc sur la pièce A.
Pour dégager la pièce A, il suffit de visser les écrous molletés 32 le long des tiges filetées 33 de sup- port de l'appareil.