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"Per-fectionnements aux instruments employés pour déterminer la dureté de surfaces de métal",
L'invention est relative aux instruments permet- tant de déterminer la dureté de surfaces de métal et spé- cialement aux instruments se présentant sous la forme d'- un engin portatif qui peut se mettre aisément en poche.
Les instruments utilisés jusqu'à présent pour dé- terminer la dureté de surfaces de métal consistent en des appareils permettant de produire par pression ou choc une empreinte d'un organe de pepétration dans l'objet à éprou- ver, après quoi il est nécessaire de mesurer l'empreinte ainsi faite.
Les moyens connus mis en oeuvre dans des instru- ments portatifs sont compris d'une manière générale dans deux catégories. Dans l'un des cas, un poids connu est
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applique à un organe tel qu'une bille d'acier trempé ou diamant de forme et dimensions connues en vue de produire une empreinte, et l'empreinte ainsi réalisée est mesurée et comparée avec une table d'étalonnage relative aux pro- priétés telles que la dureté, la résistance à la traction et la mécanisation que l'on désire obtenir dans l'objet éprouvé.
ans l'autre cas, un poids inconnu est appliqué à l'objet à eprouver, par serrage dans un étau ou par choc au mouton, simultanément à l'objet à éprouver et à un étalon de dureté connue, entre lesquelles est placé un organe de penétration de forme connue (généralement une bille en acier trempé) et les empreintes en resultant sont comparées par mesurage. La différence de diamètre des em- preintes est alors comparée avec l'une ou l'autre des deux tables, suivant que la plus grande empreinte se trouve dans l'étalon ou dans l'objet à éprouver.
On reproche à ces appareils de ne pas se suffire à eux-mêmes, car ils exigent des moyens de comparaison, tels que des tables, des moyens de mesure des empreintes produites, et dans certains cas des moyens pour produire des empreintes, tels qu'un étau ou un mouton.
On objecte encore que les appareils connus ne sont pas d'un emploi pratique dans le cas d'un matériau tres mince , dans lequel l'épaisseur est de l'ordre de quelques millièmes de pouce, et d'ailleurs dans des cas où cette objection est inexistante, il est nécessaire de posséder une surface substantiellement plane d'un grand fini superficiel pour obtenir des resultats raisonnable- ment precis, imposant une opération préparatoire sur des surfaces brutes ou courbes. Un tel travail préparatoire peut dégrader un article fini, et rendre l'application de ces moyens indésirable ou inadmissible.
En outre, l'application des appareils connus est limitée aux cas où l'espace le permet et ne peut être ap-
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pliquée aux surfaces telles que les flancs de dents d'en- grenage, les faces latérales des filets de section carrée ou les paroisinternes d'objets cylindriques creux de dia- mètre plus petit que celui auquel peuvent s'appliquer les formes connues des appareils,ainsi que les moyens pour produire les empreintes désirées.
La présente invention a pour objet de réaliser un dispositif complètement indépendant de détermination de la dureté superficielle d'objets de métal ou à paroi en métal, quelle que soit leur épaisseur ou l'état de leur surface.
Un autre objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif de détermination de la dureté de surfaces non accessibles par les instrumentsonnus jusqu'ici. Un autre objet est de réaliser un appareil perfectionné de détermination de la dureté de la surface d'objets tels que des surfaces portantes courbes ne présentant normale- ment pas de surface ' plane et pour lesquelles un choc en vue d'essai ne serait pas désirable et où la tache pro- venant d'une empreinte ainsi réalisée serait répréhensible, discutable ou inadmissible.
La présente invention comprend une méthode d'essai de la dureté de surfaces métalliques par rayage ou gratta- ge, qui consiste à appliquer chaque unité d'une paire d'- étalons d'indices de dureté connus différents contre la surface à éprouver et à lui faire parcourir celle-ci ma- nuellement avec un degré convenable de pression exercée manuellement.
L'invention consiste aussi en une méthode d'essai de la dureté de surfaces métalliques par rayage ou gratta- ge, qui consiste à appliquer simultanément chaque unité d'une paire d'étalons d'indices de dureté connus différents contre la surface à éprouver et à lui faire parcourir celle- ci sous une même pression ou une pression substantiellement identique.
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L'invention est basée sur le fait que, si une sur- face de métal est susceptible d'être rayée ou grattée par une pièce d'essai ou étalon de dureté connue "A", alors sa surface n'est pas plus dure que l'étalon. Réciproque- ment, si le même métal est incapable d'être rayé ou gratté par toute pièce d'essai de dureté connue "B", alors la surface est plus dure que l'étalon, et sa propre dureté sarfatielle est reconnue comme comprise entre les valeurs cennues de "A" et "B". Plus petite est la différence entre les indices de dureté "A" et "B", plus grande est la pré- cision des résultats obtenus en pratique.
L'invention consiste aussi en des moyens pour dé- terminer la dureté de surfaces métalliques par rayage ou grattage comprenant une série de pièces ou broches de dif- férents indices de sureté préalablement détermines.
L'invention consiste aussi en un instrument pour déterminer la dureté de surfaces métalliques par rayage ou grattage comprenant une paire de pièces ou broches d'- essai de différents indices de sureté connus montés ou susceptibles d'être montés sur un support, de manière qu'ils peuvent être appliqués simultanément à la surface sous la même pression ou une pression substantiellement la même.
De préférence, on dispose une série, par exemple dix pièces d'essai ou broches, dans l'ordre de leurs in- de dureté dices/et on les monte dans un support de manière que les broches voisines peuvent être appliquées par paire simul- tanement à la surface.
Les broches peuvent être disposées circulairement et s'étendre radialement à partir d'un disque ou d'une plaque, les broches des indices de dureté le plus et le moins élevé étant plus distantes l'une de l'autre que cel- les qui possèdent des indices de dureté intermédiaires.
Suivant une variante, les pièces ou broches étalons
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peuvent être pourvues d'oeillets et montées librement sur un anneau possédant des moyens pour séparer les pièces de l'indice de dureté le plus élevé et le plus bas.
Dans le dessin annexé : -
Figure 1 est une vue en plan d'un instrument d'- essai de dureté conforme à l'invention, et
Figure 2 est une vue en élévation correspondante.
Figure 3 est une vue en élévation d'une première variante, et
Figure 4 est une vue d'une seconde variante.
En vue d'exécuter l'invention conformément à un mode de réalisation convenable donné à titre d'exemple, un instrument pour l'essai de dureté, d'un format se mettant aisément en poche, comprend, disons, dix pièces d'essai 1 à 10 en métal ou tout autre matériau convenable; chacune de ces pièces possède une dureté connue et unifor- me, mais la dureté diffère d'une pièce à l'autre de plu- sieurs degrés déterminés ou d'un degré fixé et chaque piè- ce a la forme d'un cylindre ou d'une tige de un seizième de pouce (1'6 mm) de diamètre environ et d'un pouce de longueur,
Un support 11 est prévu et il consiste en un dis- que ou une pièce cylindrique en métal ou autre matériau convenable, de diamètre extérieur égal, disons, à trois quarts de pouce (19,051 mm) et d'une épaisseur d'un pouce, un trou central 12 étant prévu,
le.-quel est taraudé sui- vant une dimension appropriée , soit le nombre O.B..A.
Dans un plan parallèle aux faces latérales circu- laires du disque 11 et disposés à un certain intervalle autour de la circonférence extérieure sont percés radiale- ment des trous d'un diamètre légèrement inférieur à celui des pièces d'essai cylindriques ou tiges 1 à 10, lesquel- les sont introduites à force dans les trous ratiaux en un ordre successif suivant leurs indices de dureté as- cendants connus,
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Cesindicesde dureté sont a-lors marqués sur l'une des faces planes du support 12. Des valeurs corres- pondantes de la résistance à la traction peuvent être mar- quées sur la face inverse, ces inscriptions étant dispo- séesde manière à être facilement associées aux différen- tes pièces d'essai auxquelles elles se réfèrent respec- tivement.
On voit qu'il existe un intervalle plus grand en- tre les pièces 1 et 10 constituant les extremités de 1'- échelle prévue, et cela afin de permettre une identifica- tion aisée des limitessupérieure et inférieure de l'échel- le de dureté.
Lorsque les broches 1 à 10 sont en place, l'en- semble est maintenu par le support cylindrique 12 et est tourné autour de son axe, les extrémites des pieces d'essai étant meulées ou traitées de manière appropriée en vue de former des arêtes coupantes.
A l'usage, à titre d'exemple, dans le cas du flanc d'une roue dentée dont il est necessaire de déterminer la dureté de la surface, l'instrument d'essai de dureté per- fectionné est tenu par l'opérateur, qui met en contact les deux pièces d'essai 1 et 10, formant les extrêmes de l'échelle, avec la surface à essayer, et les déplace en une direction quelconque et sous un angle quelconque et avec une pression de degré quelconque convenant à l'opé- rateur..
Un examen de la surface peut montrer qu'il n'exis- te pas de marque de rayures; dans ce cas la dureté est supérieure à l'échelle de l'ensemble en question, et il faut alors utiliser un ensemble embrassant une échelle de duretés supérieure.
Eventuellement, le s deux pièces d'essai 1 et 10 peuvent avoit por-duit une marque; dans ce cas, la dureté se trouve en-dessous de l'échelle de l'ensemble en ques-
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tion, et il faut utiliser un autre ensemble embrassant une échelle de duretés inférieure..
Grâce aux essais précédents, on a identifié 1'- ensemble approprié, et lorsque, à la suite d'applications, successives,on a appliqué une paire de pièces d'essai voi- sines 1-2, 2-3, 3-4, etc., avec ce résultat que la plus dure des deux provoque une rayure ou une gratte, en se référant aux indices de dureté de ces pièces d'essai, on a établi que la surface essayée possède une dureté compri- se entre ces deux indices connus.
On se rend compte que l'instrument d'essai de du- reté perfectionné peut être utilisé pour contrôler des variations de dureté comprises sur de grandes surfaces, et en donnant ainsi une indication de la localisation de sur- faces dures, il permet de déterminer la possibilité de parachèvement, grâce à quoi, et spécialement dans le cas d'objets en métal de forme prismatique, qui doivent être soumis à un enlèvement de métal à des degres variables, on peut choisir les surfaces les plus faciles à mécaniser et les opérations de travail futures pourront être fixées en conséquence.
A l'aide de moyens similaires, et par applications aux extrémités de barres d'acier, se trouve facilitée 1'- Identification d'acier spécial possédant une couche à haute teneur en carbone et un noyau ductile affiné.
L'instrument d'essai de dureté peut, si cela con- vient mieux, être appliqué sur des surfaces telles que les parois internes d'objets cylindriques creux, en vissant dans le trou taraudé 12 prévu dans le support 11, une piè- ce d'allonge en forme de tige de longueur convenable,
On peut prévoir éventuellement une poignée ou un manche-i prolongeant l'instrument d'essai de dureté et pré- sentant une forme telle qu'il puisse être monté radiale- ment par rapport à ce dernier; grâce à ce dispositif, le
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centre du support cylindrique ou du disque 11 peut être pourvu d'une lentille d'agrandissement de forme connue en vue de faciliter l'examen des spécimens essayés.
Bien qu'il soit préférable de disposer les broches dans un plan médian, ainsi qu'il est représenté, celles-ci peuvent recevoir une certaine inclinaison par'rapport à ce plan. En outre, les broches peuvent être retournées à leurs extremites.
Conformément a une variante, voir Figure 3, des couples de broches d'essai 13, 14, de dureté connue, peu- vent être montées dans un support ou manche 15.
Suivant une variante de ce genre de l'invention, une série de broches d'essai s'étendant bur une grande échelle de duretés et portant chacune l'indication appro- priée, peut être montee de manière amovible séparément ou par couples sur un support approprié en vue de faire des essais, une ou des vis 16 étant prévues pour bloquer la ou les broches dai,s le support.
Dans lesdeux variantes, qui viennent d'être dé- crites, les broches peuvent occuper une position oblique dans le support.
Conformément à une autre variante, voir Figure 4, la série de broches d'essai peut être pourvue d'oeillets 19 et montée librement sur un anneau ou un support 17, le- quel est pourvu d'un disque ou pièce de butée 18, disposée entre les broches 20, 21 possédant les indices de dureté le plus éleve et le plus ba-s dans la série.
Bien que dans la disposition préférée deux broches sont appliquées simultanément dans l'opération d'essai, les broches peuvent être appliquées isolément et l'invention a en vue ainsi la réalisation d'une série d'éléments ou bro- ches d'essai indépendants possédant différents indices pré- déterminés s'étendant sur une certaine échelle, ces broches étant appliquées isolément à la surface à essayer.
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"Improvements to instruments used to determine the hardness of metal surfaces",
The invention relates to instruments for determining the hardness of metal surfaces and especially to instruments in the form of a portable device which can easily be put in a pocket.
The instruments used heretofore to determine the hardness of metal surfaces consist of devices which make it possible to produce, by pressure or impact, an impression of a pepetration member in the test object, after which it is necessary to measure the imprint thus made.
The known means used in portable instruments are generally included in two categories. In either case, a known weight is
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applies to a member such as a hardened steel ball or diamond of known shape and dimensions in order to produce an impression, and the impression thus produced is measured and compared with a calibration table relating to properties such as the hardness, tensile strength and mechanization desired in the object under test.
In the other case, an unknown weight is applied to the object to be tested, by clamping in a vice or by shock to the sheep, simultaneously to the object to be tested and to a standard of known hardness, between which is placed an organ of known shape (generally a hardened steel ball) and the resulting indentations are compared by measurement. The difference in the diameter of the impressions is then compared with one or the other of the two tables, depending on whether the larger impression is in the standard or in the test object.
These devices are criticized for not being sufficient on their own, as they require means of comparison, such as tables, means for measuring the impressions produced, and in some cases means for producing impressions, such as a vice or a sheep.
It is also objected that the known devices are not of practical use in the case of a very thin material, in which the thickness is of the order of a few thousandths of an inch, and moreover in cases where this There is no objection, it is necessary to have a substantially flat surface with a large surface finish to obtain reasonably precise results, requiring a preparatory operation on rough or curved surfaces. Such preparatory work can degrade a finished article, and make the application of these means undesirable or inadmissible.
In addition, the application of known devices is limited to cases where space permits and cannot be applied.
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bent to surfaces such as the flanks of gear teeth, the side faces of square cross-section threads or the internal walls of hollow cylindrical objects of smaller diameter than that to which the known shapes of the apparatus can be applied, as well as the means to produce the desired impressions.
The object of the present invention is to provide a completely independent device for determining the surface hardness of metal objects or objects with a metal wall, whatever their thickness or the state of their surface.
Another object of the invention is to provide a device for determining the hardness of surfaces not accessible by instruments known hitherto. Another object is to provide an improved apparatus for determining the surface hardness of objects such as curved bearing surfaces which do not normally have a flat surface and for which impact for testing would not be desirable. and where the stain resulting from an imprint thus produced would be reprehensible, questionable or inadmissible.
The present invention includes a method of testing the hardness of metal surfaces by scoring or scraping, which comprises applying each unit of a pair of standards of different known hardness indices against the surface to be tested and testing. move it through it manually with a suitable degree of manual pressure.
The invention also consists of a method of testing the hardness of metal surfaces by scoring or scraping, which consists in applying simultaneously each unit of a pair of standards of different known hardness indices against the surface to be tested. and in making it run through it under the same pressure or a substantially identical pressure.
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The invention is based on the fact that if a metal surface is susceptible to being scratched or scratched by a test piece or standard of known hardness "A", then its surface is not harder than the heel. Conversely, if the same metal is incapable of being scratched or scraped by any test piece of known hardness "B", then the surface is harder than the standard, and its own sarfatial hardness is recognized to be between the current values of "A" and "B". The smaller the difference between the "A" and "B" hardness indices, the greater the accuracy of the results obtained in practice.
The invention also consists of means for determining the hardness of metal surfaces by scoring or scraping comprising a series of parts or pins of various previously determined safety indices.
The invention also consists of an instrument for determining the hardness of metal surfaces by scoring or scraping comprising a pair of test pieces or pins of different known safety indices mounted or capable of being mounted on a support, so that they can be applied simultaneously to the surface under the same pressure or substantially the same pressure.
Preferably, a series, for example ten test pieces or pins, are arranged in the order of their index hardnesses / and are mounted in a holder so that the neighboring pins can be applied in a single pair. tan on the surface.
The pins may be circularly arranged and extend radially from a disk or plate, with the pins of the higher and lower hardness indices being farther apart than those which have intermediate hardness indices.
According to a variant, the standard parts or pins
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can be provided with eyelets and freely mounted on a ring having means for separating the parts of the highest and the lowest hardness index.
In the attached drawing: -
Figure 1 is a plan view of a hardness testing instrument according to the invention, and
Figure 2 is a corresponding elevational view.
Figure 3 is an elevational view of a first variant, and
Figure 4 is a view of a second variant.
In order to carry out the invention in accordance with a suitable exemplary embodiment, a hardness testing instrument, of a pocket-friendly format, comprises, say, ten test pieces. 1 to 10 in metal or any other suitable material; each of these parts has a known and uniform hardness, but the hardness differs from one part to another by several definite degrees or a fixed degree and each part has the shape of a cylinder or a shank about one sixteenth of an inch (1'6 mm) in diameter and one inch in length,
A support 11 is provided and consists of a disc or cylindrical piece of metal or other suitable material, of outside diameter equal to, say, three-quarters of an inch (19.051 mm) and a thickness of one inch, a central hole 12 being provided,
the.-which is threaded according to an appropriate dimension, ie the number O.B..A.
In a plane parallel to the circular lateral faces of the disc 11 and arranged at a certain interval around the outer circumference are drilled radially holes of a diameter slightly smaller than that of the cylindrical test pieces or rods 1 to 10. , which are introduced by force into the ratial holes in a successive order according to their known ascending hardness indices,
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These hardness indices are then marked on one of the flat faces of the support 12. Corresponding values of the tensile strength can be marked on the reverse side, these inscriptions being arranged so as to be easily associated. to the various test pieces to which they refer respectively.
It can be seen that there is a larger gap between the pieces 1 and 10 constituting the ends of the scale provided, and this in order to allow easy identification of the upper and lower limits of the hardness scale. .
When pins 1-10 are in place, the assembly is held by cylindrical support 12 and is rotated about its axis, the ends of the test pieces being ground or suitably treated to form ridges. sharp.
In use, by way of example, in the case of the side of a toothed wheel for which it is necessary to determine the hardness of the surface, the perfected hardness test instrument is held by the operator. , which brings the two test pieces 1 and 10, forming the extremes of the scale, into contact with the surface to be tested, and moves them in any direction and at any angle and with pressure of any degree suitable for the operator..
Examination of the surface may show that there are no scratch marks; in this case the hardness is greater than the scale of the assembly in question, and it is then necessary to use an assembly comprising a higher scale of hardness.
Optionally, the s two test pieces 1 and 10 may have carried a mark; in this case, the hardness is below the scale of the assembly in question.
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tion, and it is necessary to use another assembly embracing a lower hardness scale.
Thanks to the previous tests, the suitable assembly was identified, and when, following successive applications, a pair of neighboring test pieces 1-2, 2-3, 3-4 were applied. , etc., with the result that the harder of the two causes scratching or scratching, by referring to the hardness indices of these test pieces, it has been established that the surface tested has a hardness between these two known clues.
It will be appreciated that the improved hardness testing instrument can be used to check for variations in hardness over large areas, and by thus giving an indication of the location of hard surfaces, it can determine the possibility of finishing, whereby, and especially in the case of metal objects of prismatic shape, which have to be subjected to a removal of metal to varying degrees, one can choose the easiest surfaces to mechanize and the operations future work could be fixed accordingly.
By similar means, and by applications to the ends of steel bars, it is facilitated to identify special steel having a high carbon layer and a refined ductile core.
The hardness testing instrument can, if more convenient, be applied to surfaces such as the internal walls of hollow cylindrical objects, by screwing into the threaded hole 12 provided in the holder 11, a piece extension in the form of a rod of suitable length,
Optionally, a handle or a handle-i can be provided, extending the hardness testing instrument and having a shape such that it can be mounted radially with respect to the latter; thanks to this device, the
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The center of the cylindrical support or of the disc 11 may be provided with an enlarging lens of known shape in order to facilitate the examination of the specimens tested.
Although it is preferable to arrange the pins in a median plane, as shown, they may be given some inclination from this plane. In addition, the pins can be turned over at their ends.
According to a variant, see Figure 3, pairs of test pins 13, 14, of known hardness, can be mounted in a holder or handle 15.
According to a variant of this type of the invention, a series of test pins extending over a large scale of hardness and each bearing the appropriate indication, can be mounted removably separately or in pairs on a support. suitable for testing, one or more screws 16 being provided to block the pin or pins dai, s the support.
In the two variants, which have just been described, the pins can occupy an oblique position in the support.
According to another variant, see Figure 4, the series of test pins can be provided with eyelets 19 and freely mounted on a ring or a support 17, which is provided with a disc or stop piece 18, arranged between pins 20, 21 having the highest and lowest hardness indices in the series.
Although in the preferred arrangement two pins are applied simultaneously in the test operation, the pins can be applied in isolation and the invention thus aims to provide a series of independent test elements or pins. having different predetermined indices extending over a certain scale, these pins being applied in isolation to the surface to be tested.