Appareil pour Pessai des qualités mécaniques des métaux
par pliages alternés d'une éprouvette
La présente invention a pour objet un appareil pour l'essai des qualités mécaniques des métaux par pliages alternés d'une éprouvette.
On connaît déjà des appareils qui emploient cette méthode et, parmi ceux-ci, les appareils comportant deux paires de mâchoires convergentes, I'une destinée au serrage de l'éprouvette,
L'autre à son guidage.
Ces appareils connus de pliage sont généralement d'une construction assez rudimentaire. Les conditions de la déformation de l'éprouvette ne sont pas suffisamment étudiées et l'éprouvette, au cours des pliages successifs, est soumise à une action incontrôlable de différentes tensions nuisibles. Ces tensions et la propriété qu'ont les métaux de durcir au cours des déformations plastiques produisent des déformations additionnelles en déplaçant constamment la zone de l'essai, ce qui provoque des variations arbitraires des résultats d'essais.
Un pas important vers une amélioration de l'essai par pliages alternés a été réalisé par l'emploi, dans ces appareils, d'une paire de mâchoires-guides mobiles et par une construction spéciale des mâchoires de serrage, supprimant ainsi, dans une certaine mesure, les déformations additionnelles ou parasites de l'éprouvette et localisant mieux sa zone d'essai.
Toutefois, ces perfectionnements étant toujours basés sur une conception traditionnelle du pliage - qui constituait un compromis mécanique assez grossier - ne pouvaient pas assurer d'une façon suffisante la précision de l'essai et lui donner la possibilité d'un développement plus vaste qu'il mérite.
L'appareil selon la présente invention comprend, à l'instar des appareils connus pour essais de métaux par pliages alternés, deux paires de mâchoires dans lesquelles est destinée à être engagée une éprouvette, ces mâchoires pouvant effectuer un mouvement angulaire autour d'un centre commun d'articulation formé entre deux plateaux supportant chacun une des paires de mâchoires,-lesdites paires de mâchoires constituant, l'une, des mâchoires de guidage, l'autre, des mâchoires de serrage de l'éprouvette, lesdites mâchoires de guidage étant déplacées en va-et-vient et en sens opposé sous le contrôle d'un levier commandé par le déplacement angulaire des mâchoires autour dudit centre commun, un mécanisme commandant le coulissement longitudinal des mâchoires de guidage, en fonction du déplacement angulaire des deux plateaux,
de manière à modifier la position respective des deux mâchoires de guidage.
L'appareil selon l'invention se distingue des appareils connus par le fait qu'il comprend une seconde paire de mâchoires de guidage disposée sur le plateau portant les mâchoires de serrage, les mâchoires de guidage de la se conde paire étant destinées à travailler symétriquement à celles de la première, par rapport audit centre commun, de façon à maintenir constante la longueur de la zone de déformation de l'éprouvette et d'assurer une déformation symétrique de cette dernière.
De préférence, pour supprimer les frottements dans les différentes parties du mécanisme, toutes les articulations importantes sont montées sur des roulements à billes ou à aiguilles et tous les mouvements de translation sont remplacés par des mouvements de pivotement.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention.
La fig. 1 est une vue d'ensemble de l'appareil.
Les fig. 2, 3 et 4 représentent d'une façon plus détaillée certaines parties de l'appareil.
La fig. 5 montre, à plus grande échelle, les deux paires des mâchoires de guidage et le dispositif de serrage de l'éprouvette.
Les fig 6, 7 et 8 sont des schémas explicatifs du fonctionnement de l'appareil, de même que les fig. 9 et 10.
Les fig. 11 (a, b, c, d, e et f) montrent schématiquement les différentes phases de pliage d'une éprouvette.
Comme le montrent les fig. 1 à 8, cet appareil comprend un bâti 10 sur lequel est fixé un axe d'articulation 11, sur lequel sont articulés deux plateaux 12 et 13, supportant chacun une paire de mâchoires de guidage 14 et 15.
Le plateau 13 porte en outre une paire de mâchoires de serrage 16, destinées à maintenir l'éprouvette E engagée dans les mâchoires de guidage. Le plateau 12 présente un prolongement 17, sur lequel est fixé un poids 18 et le plateau 13 présente un prolongement 19 servant de poignée d'actionnement de l'appareil.
Le plateau 12 est solidaire en outre de deux prolongements arqués 20 et 21, dans lesquels sont percés des trous 22 déterminant différents angles de pliage. Des butées 23 sont susceptibles d'être engagées dans ces trous 22 pour fixer l'angle de pliage à une valeur donnée.
En outre, une plaque graduée 24 est fixée au bâti 10, et le plateau 12 présente une ouverture 25 à travers laquelle il est possible de lire sur la plaque graduée 24 la force de pliage.
Il ressort de la construction montrée à la fig. 1 que les deux paires de mâchoires convergentes 14 et 15 peuvent effectuer un mouvement angulaire relatif autour d'un centre commun constitué par l'axe 11, reliant les deux plateaux 12 et 13.
Les fig. 2, 3 et 4 montrent avec plus de précision la façon dont est constituée l'une des paires de mâchoires de guidage. Comme on le voit sur ces figures, les deux mâchoires 15 et 15a sont susceptibles de se déplacer longitudinalement en pivotant sur des axes 26 et 26a qui sont t fixés sur une pièce en forme de T 27 constituant un levier, pivotant à son tour sur un axe 28 solidaire d'une pièce 29. Cette dernière pièce 29 peut être déplacée longitudinalement sur le plateau 13 à l'aide d'une crémaillère 30 et d'un secteur denté 30a solidaire d'un levier 31. Une vis de blocage 32, se déplaçant dans une ouverture 33 pratiquée dans le plateau 13, permet de fixer la position exacte de la pièce 29 par rapport au plateau 13.
D'autre part, les mâchoires de guidage 15 et 15a s'appuient contre des galets 34 et 34a.
Ces galets sont destinés à régler l'écartement e entre les mâchoires, en supprimant le frottement lors des déplacements longitudinaux des mâchoires.
Les galets 34 et 34a sont montés sur des axes 35 et 35a, qui sont fixés sur des biellettes 36 et 36a, qui, à leur tour, sont montées à articulation sur l'axe 28. D'autre part, les prolongements 37 des axes 35 et 35a sont engagés dans des ouvertures 38 de pièces 39 et 39a.
Des écrous de blocage 41, 41a, permettent de bloquer les axes des galets 34, 34a en position dans lesdites ouvertures 38. Ces pièces 39, 39a, peuvent pivoter autour d'axes 40, 40a de façon à donner différentes valeurs aux angles fi. Elles sont fixées en position sur le plateau 13 par des vis de blocage 47, 47a traversant des ouvertures arquées 48, 48a du plateau.
Lors du déplacement longitudinal de la pièce 29, les mâchoires 15 et 15a s'éloignent du centre de pivotement O de l'appareil en s'écartant en même temps sous l'effet d'un ressort 42.
Comme on le voit sur le dessin, fig. 2, le rapport entre l'éloignement des mâchoires du centre O et leur écartement est réglé par les inclinaisons des ouvertures 38 (donc par la valeur de l'angle fui). En modifiant ainsi ce rapport, on modifie le rapport entre la longueur de la zone d'essai de l'éprouvette et son épaisseur.
Les fig. 9 et 10 montrent cette modification du rapport qui, une fois réglé, reste valable pour les éprouvettes de toutes les épaisseurs
Comme on le voit à la fig. 9 l'éprouvette , et la position en trait plein des mâchoires de guidage montrent que le rapport ll/el est le même que le rapport 121Q correspondant à un essai effectué avec une éprouvette E2 d'épaisseur moindre.
La fig. 10 montre la position des mâchoires de guidage par rapport aux deux mêmes éprouvettes E1, E2 après avoir choisi un rapport l/e plus grand.
Les lignes x et y tracées sur ces fig. 9 et 10 correspondent à la direction que doivent avoir les ouvertures 38 pour que le pliage s'effectue dans un rapport l/e donné pour des éprouvettes de différentes épaisseurs.
Il ressort de ces fig. 9 et 10 que, pour maintenir constant le rapport lle lors du pliage d'éprouvettes d'épaisseurs différentes, il suffit de maintenir pour tous les différents essais de pliage les pièces 39 et 39a bloquées dans la même position angulaire. I1 suffira alors de desserrer les écrous de blocage 41, 41a pour procéder au réglage de la position des galets 34 et 34a selon l'épaisseur des éprouvettes.
Par contre, lorsqu'un rapport l/e différent est choisi, il est nécessaire de débloquer les vis 47, 47a et les écrous 41, 41a pour modifier la position angulaire des pièces 39 et 39a et fixer celle-ci selon ce nouveau rapport.
Il est à noter de plus que les mâchoires de serrage 16 et 16a, qui peuvent être de type quelconque, sont également fixées sur la pièce 29.
Comme on le voit sur les fig. 2 et 3, les déplacements longitudinaux des mâchoires de guidage sont commandés par un léger balancement du levier en forme de T 27. Une barre centrale 43 de ce levier présente à son extrémité une coulisse 44. Un pivot 45, solidaire d'une pièce 46, en tout semblable à la pièce 29 mais appartenant au plateau 12, est engagé dans la coulisse 44.
Au cours des pliages, le pivot 45 provoque le balancement du levier en forme de T 27 et commande de cette façon le déplacement longitudinal des mâchoires de guidage articulées en 26, 26a.
Le mécanisme de commande des mâchoires de guidage 14 et 1 4a est identique à celui décrit en regard des fig. 2, 3 et 4 pour les mâchoires de guidage 15 et 15a et travaille de façon symétrique à celui-ci (voir fig. 5).
I1 résulte de cette description que ce double mécanisme symétrique a pour effet le réglage automatique de la valeur des déplacements longitudinaux des deux paires des mâchoires de guidage et cela en fonction
a) de l'amplitude de l'angle de pliage;
b) de l'épaisseur de l'éprouvette, et
c) de la longueur de la zone d'essai de l'éprouvette.
Les fig. 6, 7 et 8 illustrent ce réglage automatique. En effet, si a et da représentent respectivement la distance des mâchoires de guidage du centre de pivotement O et leurs déplacements longitudinaux, dans le cas d'une éprouvette mince (fig. 6), toutes ces valeurs augmentent proportionnellement dans le cas d'une éprouvette plus épaisse (fig. 7). Elles deviennent plus importantes encore dans le cas d'une éprouvette de la même épaisseur mais dont on a augmenté la longueur de la zone d'essai (fig. 8).
La fig. 1 1 (a, b, c, d, e et f) schématise les différents stades du pliage de l'éprouvette.
Ainsi, la fig. 1 la indique la position de départ.
Les fig. 1 lb et llc montrent le pliage dans Je sens indiqué par les flèches. La fig. 1 îd montre le redressement de l'éprouvette au cours du pliage en sens inverse. La fig. 11e montre le redressement complet de l'éprouvette et enfin la fig. 1 lof le pliage en sens inverse. Am indique la longueur de la fibre moyenne de l'éprouvette dans la zone des déformations.
Les points marqués 1, 2, 3 et 4, ainsi que 1', 2', 3' et 4' indiquent les points sur lesquels s'appliquent les efforts donnant naissance aux moments de flexion.
On remarque sur les fig. lia, llb, lic, le mouvement progressif de recul des mâchoires 14a et 15a par rapport au centre de pivotement
O et l'avancement des mâchoires 14 et 15 par rapport à ce même centre de pivotement O.
Le recul des mâchoires 14a et 15a par rapport au centre de pivotement O est réglé de telle façon que les points d'appui 1 et 2 déterminent la longueur constante de la zone d'essai de l'éprouvette, en assurant la constance du volume du métal en déformation et cela symétriquement par rapport au centre de pivotement de l'appareil, de sorte que les déformations elles-mêmes sont rigoureusement symétrique et que leur intensité est égale sur toute la longueur de la zone déformée.
En outre, de ce fait, ce mouvement longitudinal des mâchoires est approprié à la contraction des fibres de l'intrados de l'éprouvette ainsi qu'à l'allongement des fibres de l'extrados de celle-ci. De cette façon, le frottement entre les mâchoires et l'éprouvette, qui pourrait résulter du fait du pliage, est pratiquement supprimé.
Cela permet d'effectuer la mesure de l'effort du pliage qui, dans ce cas, correspond bien à la résistance qu'oppose le métal. Cette mesure se fait à l'aide du balancier constitué par les pièces 17, 18 solidaire du plateau 12 (fig.
1). Un dispositif d'enregistrement automatique de l'effort est prévu pour permettre la lecture directe du diagramme des efforts appliqués. Ce dispositif d'enregistrement peut être d'un type connu quelconque et, par conséquent, il n'est pas représenté sur le dessin.