Appareil pour mesurer la dureté des matériaux.
La présente invention a pour objet un appareil pour mesurer la dureté des maté- riaux au moyen d'un pénétrateur aetionné par un poids étalonné.
Le procédé le plus répandu pour mesurer la dureté des matériaux, et en particulier des métaux, consiste à mesurer l'empreinte formée par un pénétrateur dans l'éprouvette de matériel sous une charge déterminée. On emploie comme pénétrateur une bille d'acier, un diamant conique, pyramidal ou de toute autre l'orme appropriée ;
la force exactement déterminée qui doit s'exercer sur le pénétrateur est produite soit par un ressort taré, soit, pour les appareils plus précis, par un poids étatonné Les appareils de ce dernier type sont généralement munis d'un système de frein hydraulique ou magnétique pour éviter que la force transmise au pénétrateur ne dépasse la valeur prévue du fait de l'accélération négative du poids au moment où le pénétrateur pénètre dans l'éprouvette ou à cause des vibrations transmises à l'appareil par le sol ; en effet, du fait de l'inertie du poids étalonné, toute vibration de l'appareil augmente la force transmise au pénétrateur et fausse le résultat de la mesure par défaut.
Dans la pratique, on constate que l'effet d'un frein, mme perfectionné, est insuffisant et on est contraint de placer ces appareils dans des locaux exempts de vibrations sur de os socles de béton pour pouvoir faire des mesures exactes ; si ces appareils sont placés dans un atelier ou dans un local ordinaire, on constate que les mesures, sont entachées d'erreurs qui peuvent atteindre et mme dé- passer dix pour cent, la dureté mesurée étant plus faible que la dureté réelle.
L'appareil suivant l'invention est caractérisé par le fait que le poids étalonné agit sur le pénétrateur par l'intermédiaire d'un dispositif élastique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique, en 61. 6- vation, de la première forme d'exécution de l'appareil, et
les fig. 2,3 et 4 représentent schématiquement des détails de trois variantes vus en élévation.
L'appareil représenté dans la fig. 1 comprend un levier 1 articulé en 2 sur le bâti et auquel est articulé en 3 un bras 4 portant un pénétrateur conique 5 destiné à imprimer une empreinte sur une éprouvette 6 d'un métal à examiner. Le levier 1 porte, à son extrémité opposée à celle de l'articulation 2, un crochet 7 auquel est suspendu, par 1'tinter- médiaire d'un ressort à boudin métallique 8, un poids étalonné 9. Un excentrique 10, coopérant avec le levier 1, permet de libérer ce dernier de f agon que, sous l'action du poids 9, le pénétrateur 5 appuie sur l'éprouvette 6.
Grâce au ressort 8, les trépidations et les vibrations que peut subir le bâti de l'appareil sont absorbées et n'ont pas d'influence sur la mesure.
Dans la forme d'exécution de la fig. 2, le poids 9 est suspendu au levier 1 par l'inter- médiaire de deux ressorts à boudin métalli- ques 11 et 12 disposés en série et dont les modules élastiques sont différents, de façon à annuler l'effet de vibrations de fréquences variées.
Dans la forme d'exécution de la fig. 3, les ressorts de suspension du poids 9 ont été remplacés par une pièce de caoutchouc 13.
L'emploi du caoutchouc présente l'avantage que, grâce à son frottement interne important, les oscillations du poids sont rapidement amorties.
Enfin, dans la forme d'exécution de la fig. 4, le poids 9 est suspendu au levier 1 par une pièce de caoutchouc 13 comme dans la fig. 3, mais l'appareil comprend en outre un frein hydraulique constitué par un piston 14 relié par une tige 15 au poids 9 et se déplaçant dans un cylindre 16. Ce frein hydraulique n'est pas indispensable au bon fonetionnement de l'appareil.
On pourrait aussi suspendre le poids 6ta- ionné au moyen de plusieurs pièces de caoutcloue de différentes sections ou au moyen d'un ressort métallique et d'une pièce de caoutchouc disposés en série ou en parallèle.
Le tableau suivant indique les duretés de trois éprouvettes mesurées d'une part au moyen d'un appareil de précision de construetion normale muni d'un diamant en forme de pyramide à 136 du type Vickers, premièrement dans un laboratoire presque exempt de vibrations, deuxièmement dans un atelier de laminage et, d'autre part, dans les mmes conditions, au moyen du mme appareil, après avoir suspendu le poids par une bande de caoutchouc de 10 em de long.
On peut. consta 1 er que les mesures faites avec l'appareil muni du dispositif faisant l'objet de cette descrip- tion sont. très peu influencées par les vibrations, tandis que celles qui ont été faites avec l'appareil non modifié présentent une disper- sion de 13 à 93 /o. On peut aussi noter que ce nouveau dispositif améliore sensiblement la reproduetibilité des mesures, mme par rapport, au cas où l'appareil est placé dans un local spécial (Tableau).
Il faut toutefois remarquer que l'effet du nouveau dispositif décrit n'est pas seulement. d'améliorer la reproductibilité des mesures de dureté, mais aussi et surtout d'éviter une cause importante d'erreurs systématiques tout en permettant d'effectuer ces mesures dans un local quelconque.
Tableau
Eprouvette Sans suspension élastique Avec suspension élastique
N Laboratoire Atelier Laboratoire Atelier
1 369 301 375 375
362 303373371
367 364, 5 299300, 6 371 373, 0375 373. 0
360 298 373 371.
302373
2 274 207281281
271 206 280 280
268 271,0 209207, 2 280 280, 5 282 281, 0 271 208281281
3 36,7 31., 5 37, 37, 4
37,1 002, 1. 37, 1. 37, 1
36,9 36,85 31,5) 31,95 37,1 37,25 37,4 37,25
36,7 32, 3 37, 4 37, 1
Apparatus for measuring the hardness of materials.
The present invention relates to an apparatus for measuring the hardness of materials by means of an indenter actuated by a calibrated weight.
The most common method for measuring the hardness of materials, and in particular metals, consists of measuring the indentation formed by an indenter in the test piece of material under a determined load. A steel ball, a conical or pyramidal diamond or any other suitable elm is used as a penetrator;
the exactly determined force which must be exerted on the indenter is produced either by a calibrated spring or, for more precise devices, by a calibrated weight Devices of the latter type are generally fitted with a hydraulic or magnetic brake system to prevent the force transmitted to the indenter from exceeding the expected value due to the negative acceleration of the weight when the indenter enters the specimen or due to vibrations transmitted to the apparatus from the ground; in fact, due to the inertia of the calibrated weight, any vibration of the device increases the force transmitted to the indenter and distorts the result of the default measurement.
In practice, it is observed that the effect of a brake, even an improved one, is insufficient and it is necessary to place these devices in rooms free from vibrations on concrete plinths in order to be able to take exact measurements; if these devices are placed in a workshop or in an ordinary room, it is observed that the measurements are vitiated by errors which can reach and even exceed ten percent, the measured hardness being lower than the real hardness.
The apparatus according to the invention is characterized in that the calibrated weight acts on the indenter by means of an elastic device.
The appended drawing represents, by way of examples, several embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a schematic view, at 61. 6- vation, of the first embodiment of the apparatus, and
figs. 2, 3 and 4 schematically show details of three variants seen in elevation.
The apparatus shown in fig. 1 comprises a lever 1 articulated at 2 on the frame and to which is articulated at 3 an arm 4 carrying a conical indenter 5 intended to print an imprint on a test piece 6 of a metal to be examined. The lever 1 carries, at its end opposite that of the articulation 2, a hook 7 from which is suspended, by means of a metal coil spring 8, a calibrated weight 9. An eccentric 10, cooperating with the lever 1 enables the latter to be released so that, under the action of the weight 9, the indenter 5 presses on the test piece 6.
Thanks to the spring 8, the vibrations and vibrations that the frame of the apparatus may undergo are absorbed and have no influence on the measurement.
In the embodiment of FIG. 2, the weight 9 is suspended from the lever 1 by means of two metallic coil springs 11 and 12 arranged in series and of which the elastic moduli are different, so as to cancel the effect of vibrations of various frequencies. .
In the embodiment of FIG. 3, the suspension springs of the weight 9 have been replaced with a piece of rubber 13.
The use of rubber has the advantage that, thanks to its high internal friction, the oscillations of the weight are quickly damped.
Finally, in the embodiment of FIG. 4, the weight 9 is suspended from the lever 1 by a piece of rubber 13 as in fig. 3, but the apparatus further comprises a hydraulic brake consisting of a piston 14 connected by a rod 15 to the weight 9 and moving in a cylinder 16. This hydraulic brake is not essential for the proper functioning of the apparatus.
The weight could also be suspended by means of several pieces of rubber of different sections or by means of a metal spring and a piece of rubber arranged in series or in parallel.
The following table shows the hardnesses of three specimens measured on the one hand by means of a precision apparatus of normal construction equipped with a diamond in the shape of a pyramid at 136 of the Vickers type, first in a laboratory almost free of vibrations, secondly in a rolling workshop and, on the other hand, under the same conditions, by means of the same apparatus, after having suspended the weight by a rubber band 10 em long.
We can. note 1 that the measurements made with the device fitted with the device forming the subject of this description are. very little influenced by vibrations, whereas those which were made with the unmodified apparatus show a dispersion of 13 to 93 / o. It may also be noted that this new device significantly improves the reproducibility of the measurements, even with respect to the case where the device is placed in a special room (Table).
It should be noted, however, that the effect of the new device described is not only. to improve the reproducibility of hardness measurements, but also and above all to avoid a major cause of systematic errors while allowing these measurements to be carried out in any room.
Board
Specimen Without elastic suspension With elastic suspension
N Laboratory Workshop Laboratory Workshop
1,369,301,375,375
362 303373371
367,364, 5 299300, 6 371 373, 0375 373. 0
360 298 373 371.
302373
2 274 207281281
271 206 280 280
268,271.0 209207, 2,280,280, 5,282,281, 0 271 208281281
3 36.7 31., 5 37, 37, 4
37.1 002, 1.37, 1.37, 1
36.9 36.85 31.5) 31.95 37.1 37.25 37.4 37.25
36.7 32, 3 37, 4 37, 1