Machine pour l'essai des métaux et en particulier des fontes. La machine à, essayer, qui fait l'objet de la présente invention, est destinée à effectuer sur des éprouvettes, telles que par exemple des éprouvettes cylindriques normalisées de 5,64 mm de diamètre, des essais de flexion statique :(diagramme des flèches en fonction des charges), de cisaillement, de compression. de traction et de dureté sous différentes charges. Cette machine permet également d'effectuer des essais de traction sur des mé taux et alliages autres que la fonte.
La machine qui fait l'objet de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un pre mier miroir pivotant actionné par les défor mations de l'éprouvette et un deuxième mi roir pivotant actionné par les déplacements que subit le support de l'éprouvette contre l'action élastique antagoniste de poutres flé ehissantes étalonnées reposant sur deux ap puis d'extrémités, un rayon lumineux envoyé par une source lumineuse sur le premier mi roir étant renvoyé par celui-ci sur le deuxième miroir et le spot résultant étant reçu sur un écran pour s'y déplacer sur des graduations de lecture et y tracer une courbe continue par ses positions successives,
relativement à deux axes de coordonnées rectangulaires, un troisième miroir mobile étant prévu de ma nière à permettre, pour les essais ne tenant pas compte de la déformation de l'éprouvette. tels que les essais de dureté, de cisaillement et de compression, d'intercepter le rayon lu mineux entre la source lumineuse et le pre mier miroir et de le renvoyer sur le deuxième miroir, de manière que le spot se. déplace dans ce cas selon un seul axe.
Le dessin annexéï représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 en est une coupe verticale.
La fig. 2 en est une vue de face avec coupes et arrachement partiel du col de cygne. La fig. 3 représente le mode de montage de l'un des miroirs du système optique indi cateur. Les fig. 4 et .5 montrent le dessus du pu pitre où le spot peut être observé.
La machine représentée comporte quatre parties essentielles coopérantes: I. - Le bâti en col de cigne avec son pupitre disposé latéralement; II. - Le dispositif générateur des charges; III. - Le dispositif de mesure des charges: VI. - Le dispositif de mesure des défor mations des éprouvettes pour essais de tractions.
I. - Le bâti 1 supporte tous les dispo sitifs de mesure. Il est consolidé par des ner vures 2. 3; des ouvertures 4 et 5 sont ainé- na-ées dans la paroi interne du col de cygne pour permettre le passage du faisceau lumi neux: l'ouverture 6 permet d'accéder à l'in térieur de la cage de la vis sans fin et l'ou verture 7 à l'intérieur du bâti pour procéder au réglage de la lampe et au montage du miroir vertical.
IL - Le dispositif générateur des charges est constitué par un arbre fileté 8 sur lequel est aménagée une rainure 9 oii vient s'encas trer une clavette 10, amovible. maintenue en place par la pression d'un ressort 11. L'extré mité inférieure de l'arbre 8 est terminée par une partie cylindrique trempée 12 sur la quelle on peut visser un manchon porte-bille pour effectuer les essais de dureté. L'arbre filetée 8 est vissé dans l'écrou 13 taillé en 14 sur sa périphérie pour recevoir une vis tan 'ente 1:), solidaire de la poulie 16.
Cette pot, lie 1.6 peut être commandée soit à la main, soit par un petit moteur électrique 17 qui est, représenté en pointillé sur la fig. 1. L'écrou 13 est maintenu en position verticale au rnoyen de deux butées à billes constituées par les rondelles 18 et 19. cette dernière permet de r@-ler le jeu du roulement: titi contre- écrou 20 permet de la bloquer quand le ré glage est obtenu.
Pour monter ou descendre rapidement l'ar bre fileté 8, on dégage la clavette 10 de la rainure 9 en tirant sur le bouton moleté 21.. En lui faisant faire un quart de tour, il de meure immobilise: élans une position écartée de la rainure; on petit alors tourner le vo lant 22.
III. - Dispositif de mesure des charges: I1 comporte titi plateau 23, terminé à la par tie inférieure par un téton 24. Le plateau 23 est guidé par deux portées à billes aména gées dans la cage 25 qui est ajustée et rendue solidaire du bâti de la machine au moyen des vis 26. Les deux portées à billes peuvent être réglées par l'écrou 27 et la bague 28; quand le réglage optima est obtenu, on blo que l'écrou 27 au moyen de la bague file tée 29.
Le plateau 23 repose sur l'un des bar reaux étalonnés 30. Ces barreaux 30 ont des dimensions telles qu'elles correspondent, pour des flèches égales de 1 mm, à des charges de 3000. 1200 et 250 kg, par exemple, ce qui confère à la machine des sensibilités diffé rentes selon que l'un ou l'autre des barreaux 30 est placé au contact du téton 24.
Ces barreaux étalonnés 30 sont réunis au moyen des cages 31 et peuvent coulisser sur des portées 32, en acier trempé, fixées sur des épaulements du bâti 1. Leur déplacement peut être effectué au moyen de la manette 33 qui commande les barreaux 30 par l'intermé diaire des biellettes 34, 35, cette dernière étant solidaire de l'axe 36 sur lequel est fixée la manette 33.
Les barreaux 30 n'ayant pas la même épaisseur, leurs faces supérieures s'alignent dans un même plan horizontal passant par la face correspondante du barreau le plus épais, grâce à la disposition, sur ces derniers, de cales d'épaisseur 37; cette disposition a pour but de faciliter le passage des barreaux 30 sous le téton 24. Les cales 37 ont leur face inférieure arrondie pour permettre une flexion normale des barreaux 30.
Une rondelle 38, garnie de ressorts 39. régulièrement espacés, est vissée sur la base du plateau 23 pour pallier aux réactions du barreau étalonné 30 au moment de la rup ture des éprouvettes lors de l'essai. Les flèches du barreau 30 placé en dessous et dans l'axe du plateau 23 sont proportionnelles aux charges exercées sur le plateau. elles commandent le déplacement du miroir 40 autour d'un axe vertical par l'intermédiaire du levier amplificateur 41 et du ruban mé tallique 42. Sur le petit bras du levier 41 est monté le palpeur 43 dont la position peut être réglée et maintenue par l'écrou 44.
Le levier 41 est monté sur un axe 45 qui peut osciller aisément entre deux roulements à billes réalisés par les cages 46, 46'; la cage 46' est réglable et permet d'éliminer les jeux en conservant le minimum de frottement. Sur le grand bras du levier 41 sont montées: <B>10</B> la chape 47, qui est complétée par une petite poulie, 20 la butée 47' sur laquelle sera bridé le ruban 42. La position de la chape 47 par rapport ,à l'axe du levier 41 condi tionne la valeur de l'amplification dudit levier.
Le miroir 40 est monté sur l'axe 49 qui est maintenu vertical sur l'étrier 50 au moyen de deux petites crapaudines 51; sur l'axe 49 est également montée une poulie rai nurée 52, dentelée sur son flanc supérieur 53. Un ressort 54, fixé, d'une part, sur l'étrier 50 et, d'autre part, sur la poulie 52, sollicite le miroir 40 à tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Le ruban 42 est solidaire, d'une part, du levier 41 par l'intermédiaire des organes 47, 47' et, d'autre part, de la poulie 52 par suite de son renvoi sur la poulie 55 qui est elle- même montée sur la console 56. Cette con sole 56 est assujettie sur la crapaudine infé rieure 48 de l'axe 49. La console 56 sert à régler la mise à zéro du spot sur le pupitre. t1 cet effet, on visse ou on dévisse le bouton moleté 57 qui commande le déplacement du doigt 58 déjà sollicité par le ressort 59; la console 56 suit les déplacements de ce doigt 50, tire ou mollit le ruban 42 et fait ainsi tourner faiblement dans un sens ou dans l'autre le miroir 40 par l'intermédiaire de la poulie 52.
Comme il a été dit, dans les essais de dureté-compression-cisaillement, le spot se dé place suivant une droite horizontale sur une échelle graduée. Si aucun dispositif spécial n'était prévu, le spot, au moment de la rup- ture de l'éprouvette (dans l'essai de cisail lement en particulier), reviendrait immédia tement à zéro, ce qui obligerait l'opérateur à suivre très attentivement les déplacements du spot et .à observer d'une façon précise le maximum atteint.
Pour éviter cela, la ma chine a été munie d'un dispositif qui a le double avantage de maintenir le miroir au maximum de déviation et d'éviter le contact de la touche 43 (donc de l'ensemble levier 41 et miroir 40) avec l'un des barreaux 30 immédiatement après la rupture, période très courte pendant laquelle le barreau étalonné 30 utilisé réagit violemment. Ce dispositif comporte plusieurs cliquets juxtaposés 60 dont la distance de la dent ià l'axe d'oscilla- tion 61 croit de '/,,, de mm à chaque cliquet. Ces cliquets 60 reposent sur la joue dentée 53 de la poulie 52 dont les dents sont espacées de 1 mm.
Dans un essai, à la rupture de l'éprou vette, la poulie 52, sollicitée par le poids du levier 41, est retenue par l'un des cliquets 60. Quand on a fait la lecture de la charge de rupture, afin de libérer le miroir 40, on tire, au moyen du bouton 63, la barrette 64 suspendue librement à l'axe 65; les dents des cliquets 60 se trouvent ainsi écartées de la partie dentée 53 de la poulie 52 et le miroir 40 revient @à zéro. Les cliquets 60 peuvent être maintenus dans cette position grâce à une encoche faite dans la barrette 64 qui vient s'accrocher sur le bâti 1.
IV. - Dispositif de mesure des déforma tions des éprouvettes: Cet appareil comporte le bâti 66 avec son dispositif optique et l'étrier 67. L'éprouvette de traction a, dont les têtes sont filetées, est montée sur le bâti 66 et l'étrier 67 au moyen de deux butées 68 et 69 qui agissent comme des; rotules. La butée inférieure 69 est terminée à sa base par une touche conique 70. Un levier 71 cons tamment sollicité contre la touche 70 par un ressort 72 agit sur le miroir 73: 10 par l'in termédiaire du levier 74 qui en est solidaire et dont la position est réglable par rapport à l'orientation du miroir 73, 20 par l'inter médiaire de la touche 75.
Cette touche 75 peut coulisser dans le levier 71 et les deux positions extrêmes qu'elle peut occuper con fère à l'appareil deux sensibilités. L'axe du miroir 73 est monté sur un support 76 qui peut être déplacé angulairement autour de l'axe<B>77;</B> sa position est commandée par la vis moletée 78 et le ressort 80. Cette dispo sition permet. le réglage du spot suivant l'axe des ordonnées sur le pupitre.
<I>Trajet des</I> rayorrts lumineux La lumière est fournie par un ensemble 81 comprenant une ampoule à faible voltage, un condensateur, un réticule, une lentille. Le faisceau lumineux peut. suivre deux trajets suivant la. nature des essais effectués: a) trajet pour les essais de flexion stati que et de traction.
Le pinceau lumineux émis par la lampe passe au travers du bâti 1 par le trou 4, frappe le miroir 73 incliné sous un angle con venable. est réfléchi par celui-ci sur 1e mi roir vertical 40 en passant par la fente<B>)</B> aménagée dans le bâti 1. Le miroir 40 réflé- ehit le pinceau lumineux sur un miroir 81' qui le renvoie finalement sur le papier trans parent posé sur le pupitre 82. ce dernier étant disposé latéralement par rapport au bâti 1.
b) trajet pour essais de cisaillement, com pression, dureté.
Le pinceau lumineux émis par la lampe frappe le miroir 83; ce miroir est monté sur deux équerres 84. 85 (fi-. 1), mobiles angu- lairement l'une par rapport à l'autre, ce qui permet d'incliner ce miroir dans tous les sens. la position de ce dernier étant réglée une fois pour toutes relativement à sa monture déplaçable. L'équerre 85 peut être déplacée angulairement au moyen de l'axe 86 et du bouton de manceuvre 8 7 entre des butées 88.
Du miroir 83 le faisceau lumineux est ré fléchi sur les miroirs 89, 90 et 40; ce der nier renvoie ce faisceau sur le miroir 81' quui réfléchit finalement sur tul verre dépoli gra dué posé sur le pupitre 82. Dans ce cas, le spot se déplace suivant un seul axe.
Cette disposition de miroirs a été adop tée pour conserver la même longueur de tra- jet au faisceau lumineux dans les deux genres d'épreuves précitées et éviter ainsi de changer la mise au point du spot.
Sur le dessin (tracé pointillé fig. 1), le miroir 83 est en position pour le trajet h. Quand on veut obtenir le trajet a, il faut effacer ce miroir 83 qui se trouve en face du trou 4. A cet effet, l'équerre-support 85 est montée comme indiqué sur un axe 86 ter miné par un bouton moleté 87. En faisant subir à ce bouton 87 un quart de tour dans le sens des aiguilles d'une montre, l'équerre 85 vient reposer sur une petite butée 88 et. le trou 4 est dégagé (fig. 3).
Machine for testing metals and in particular cast iron. The machine to be tested, which is the subject of the present invention, is intended to perform on test specimens, such as for example standard cylindrical specimens of 5.64 mm in diameter, static bending tests: (diagram of arrows depending on the loads), shear, compression. tensile strength and hardness under different loads. This machine can also perform tensile tests on metals and alloys other than cast iron.
The machine which is the object of the invention is characterized in that it comprises a first pivoting mirror actuated by the deformations of the test piece and a second pivoting mirror actuated by the movements undergone by the support of the specimen against the antagonistic elastic action of calibrated deflected beams resting on two ap then ends, a light ray sent by a light source to the first mirror being returned by the latter to the second mirror and the resulting spot being received on a screen to move on reading graduations and draw a continuous curve through its successive positions,
relative to two axes of rectangular coordinates, a third movable mirror being provided in such a way as to allow, for the tests not taking into account the deformation of the specimen. such as hardness, shear and compression tests, to intercept the light ray between the light source and the first mirror and to return it to the second mirror, so that the spot is. moves in this case along a single axis.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a vertical section.
Fig. 2 is a front view with sections and partial cut away of the gooseneck. Fig. 3 shows the method of mounting one of the mirrors of the indicator optical system. Figs. 4 and .5 show the top of the pitre where the spot can be observed.
The machine shown has four essential cooperating parts: I. - The hoop neck frame with its console arranged laterally; II. - The device generating the charges; III. - The device for measuring loads: VI. - The device for measuring the deformation of specimens for tensile tests.
I. - The frame 1 supports all the measuring devices. It is consolidated by nerves 2. 3; openings 4 and 5 are inserted in the internal wall of the gooseneck to allow the passage of the light beam: opening 6 provides access to the interior of the worm screw cage and the opening 7 inside the frame for adjusting the lamp and mounting the vertical mirror.
IL - The charge generator device consists of a threaded shaft 8 on which is arranged a groove 9 in which a removable key 10 fits. held in place by the pressure of a spring 11. The lower end of the shaft 8 is terminated by a hardened cylindrical part 12 onto which a ball-holder sleeve can be screwed in order to carry out the hardness tests. The threaded shaft 8 is screwed into the nut 13 cut at 14 on its periphery to receive a screw tan 'ente 1 :), integral with the pulley 16.
This pot, lie 1.6 can be controlled either by hand or by a small electric motor 17 which is shown in dotted lines in FIG. 1. The nut 13 is maintained in a vertical position by means of two thrust ball bearings formed by the washers 18 and 19. the latter makes it possible to adjust the play of the bearing: titi against the nut 20 makes it possible to block it when the setting is obtained.
To quickly raise or lower the threaded shaft 8, the key 10 is released from the groove 9 by pulling the knurled button 21 .. By making it make a quarter turn, it dies immobilizes: momentum a position away from the groove; we can then turn the steering wheel 22.
III. - Device for measuring loads: I1 comprises titi plate 23, terminated at the lower part by a stud 24. The plate 23 is guided by two bearing bearings arranged in the cage 25 which is adjusted and made integral with the frame of the machine by means of screws 26. The two ball bearing seats can be adjusted by nut 27 and ring 28; when the optimum setting is obtained, the nut 27 is blocked by means of the threaded ring 29.
The plate 23 rests on one of the calibrated bars 30. These bars 30 have dimensions such that they correspond, for equal deflections of 1 mm, to loads of 3000, 1200 and 250 kg, for example, which gives the machine different sensitivities depending on whether one or the other of the bars 30 is placed in contact with the stud 24.
These calibrated bars 30 are joined by means of cages 31 and can slide on surfaces 32, made of hardened steel, fixed on the shoulders of the frame 1. Their movement can be effected by means of the lever 33 which controls the bars 30 by the intermediate of the connecting rods 34, 35, the latter being integral with the pin 36 on which the lever 33 is fixed.
The bars 30 not having the same thickness, their upper faces are aligned in the same horizontal plane passing through the corresponding face of the thicker bar, thanks to the arrangement, on the latter, of shims 37; the purpose of this arrangement is to facilitate the passage of the bars 30 under the stud 24. The wedges 37 have their lower face rounded to allow normal bending of the bars 30.
A washer 38, furnished with springs 39. regularly spaced, is screwed on the base of the plate 23 to compensate for the reactions of the calibrated bar 30 at the time of the breakage of the specimens during the test. The arrows of the bar 30 placed below and in the axis of the plate 23 are proportional to the loads exerted on the plate. they control the movement of the mirror 40 around a vertical axis by means of the amplifier lever 41 and of the metal strip 42. On the small arm of the lever 41 is mounted the feeler 43, the position of which can be adjusted and maintained by the 'nut 44.
The lever 41 is mounted on an axis 45 which can easily oscillate between two ball bearings produced by the cages 46, 46 '; cage 46 'is adjustable and eliminates play while maintaining minimum friction. On the large arm of lever 41 are mounted: <B> 10 </B> the clevis 47, which is completed by a small pulley, 20 the stop 47 'on which the tape 42 will be clamped. The position of the clevis 47 by compared to the axis of the lever 41 conditions the value of the amplification of said lever.
The mirror 40 is mounted on the axis 49 which is maintained vertical on the bracket 50 by means of two small sliders 51; on the axis 49 is also mounted a grooved pulley 52, serrated on its upper side 53. A spring 54, fixed, on the one hand, on the bracket 50 and, on the other hand, on the pulley 52, urges the mirror 40 to be rotated counterclockwise.
The tape 42 is integral, on the one hand, with the lever 41 by means of the members 47, 47 'and, on the other hand, with the pulley 52 as a result of its return to the pulley 55 which is itself mounted. on the console 56. This console 56 is secured to the lower frame 48 of the axis 49. The console 56 is used to adjust the zeroing of the spot on the console. t1 this effect, we screw or unscrew the knurled knob 57 which controls the movement of the finger 58 already biased by the spring 59; the console 56 follows the movements of this finger 50, pulls or softens the tape 42 and thus causes the mirror 40 to rotate slightly in one direction or the other by means of the pulley 52.
As has been said, in the hardness-compression-shear tests, the spot moves along a horizontal line on a graduated scale. If no special device were provided, the spot, at the time of the specimen breakage (in the shear test in particular), would immediately return to zero, which would oblige the operator to follow very closely. attentively the movements of the spot and. to observe in a precise way the maximum reached.
To avoid this, the machine has been fitted with a device which has the double advantage of maintaining the mirror at the maximum deviation and of avoiding contact of the button 43 (therefore of the lever 41 and mirror 40 assembly) with one of the bars 30 immediately after rupture, a very short period during which the calibrated bar 30 used reacts violently. This device comprises several juxtaposed pawls 60, the distance from the tooth i to the axis of oscillation 61 increases by '/ ,,, mm at each pawl. These pawls 60 rest on the toothed cheek 53 of the pulley 52, the teeth of which are spaced by 1 mm.
In a test, when the specimen breaks, the pulley 52, stressed by the weight of the lever 41, is retained by one of the pawls 60. When the breaking load has been read, in order to release the mirror 40, one pulls, by means of the button 63, the bar 64 freely suspended from the axis 65; the teeth of the pawls 60 are thus separated from the toothed part 53 of the pulley 52 and the mirror 40 returns to zero. The pawls 60 can be held in this position thanks to a notch made in the bar 64 which hooks onto the frame 1.
IV. - Device for measuring the deformation of the specimens: This device comprises the frame 66 with its optical device and the caliper 67. The tensile specimen a, the heads of which are threaded, is mounted on the frame 66 and the caliper 67 by means of two stops 68 and 69 which act as; ball joints. The lower stop 69 is terminated at its base by a conical key 70. A lever 71 constantly urged against the key 70 by a spring 72 acts on the mirror 73: 10 via the lever 74 which is integral with it and of which the position is adjustable with respect to the orientation of the mirror 73, 20 by means of the key 75.
This key 75 can slide in the lever 71 and the two extreme positions that it can occupy confers on the device two sensitivities. The axis of the mirror 73 is mounted on a support 76 which can be moved angularly around the axis <B> 77; </B> its position is controlled by the knurled screw 78 and the spring 80. This arrangement allows. the adjustment of the spot along the y-axis on the console.
<I> Path of light rays </I> The light is supplied by a set 81 comprising a low voltage bulb, a capacitor, a reticle, a lens. The light beam can. follow two routes following the. nature of the tests carried out: a) path for the static bending and tensile tests.
The light brush emitted by the lamp passes through the frame 1 through the hole 4, strikes the mirror 73 inclined at a suitable angle. is reflected by the latter on the vertical mirror 40 passing through the slot <B>) </B> made in the frame 1. The mirror 40 reflects the light brush on a mirror 81 'which finally reflects it on the transparent paper placed on the console 82. the latter being arranged laterally with respect to the frame 1.
b) path for shear, com pressure, hardness tests.
The light brush emitted by the lamp hits the mirror 83; this mirror is mounted on two brackets 84. 85 (fig. 1), movable angularly with respect to one another, which makes it possible to tilt this mirror in all directions. the position of the latter being adjusted once and for all relative to its movable mount. The square 85 can be displaced angularly by means of the axis 86 and the operating button 8 7 between stops 88.
From mirror 83 the light beam is reflected on mirrors 89, 90 and 40; the latter reflects this beam on the mirror 81 'which ultimately reflects on the gra dué frosted glass placed on the console 82. In this case, the spot moves along a single axis.
This arrangement of mirrors has been adopted in order to maintain the same path length of the light beam in the two types of tests mentioned above and thus to avoid changing the focus of the spot.
In the drawing (dotted line in fig. 1), the mirror 83 is in position for the path h. When we want to obtain the path a, we must erase this mirror 83 which is located opposite the hole 4. For this purpose, the support bracket 85 is mounted as indicated on an axis 86 terminated by a knurled knob 87. In subjecting this button 87 a quarter turn in the direction of clockwise, the square 85 comes to rest on a small stop 88 and. hole 4 is free (fig. 3).