FR2897433A1

FR2897433A1 - Test piece forming method for measuring e.g. mechanical resistance property, involves forming test piece having larger thickness than final test piece by fabrication process e.g. molding process

Info

Publication number: FR2897433A1
Application number: FR0650496A
Authority: FR
Inventors: Pierre Burry
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2007-08-17
Anticipated expiration: 2026-02-13
Also published as: FR2897433B1

Abstract

The method involves forming a test piece having larger thickness than a final test piece by a fabrication process e.g. molding process. A part of a surface (c) of the test piece is formed by another fabrication process e.g. machining process, whose mechanical qualities are better than the former fabrication process in order to obtain a geometry suitable to a desired multiaxial solicitation, where the part includes a useful zone (10) having lesser thickness. An independent claim is also included for a test piece comprising a useful zone.

Description

PROCEDE DE REALISATION D'UNE EPROUVETTE DESTINEE A LA MESURE DESMETHOD FOR PRODUCING A TEST FOR MEASURING

PROPRIETES MECANIQUES DE FATIGUE D'UNE STRUCTURE MECANIQUE, ET EPROUVETTE OBTENUE PAR CE PROCEDE. MECHANICAL FATIGUE PROPERTIES OF A MECHANICAL STRUCTURE, AND APPARATUS OBTAINED BY THIS PROCESS.

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une éprouvette destinée à la mesure des propriétés mécaniques de fatigue du matériau d'une structure mécanique, et une éprouvette obtenue par ce procédé. Elle concerne également un procédé de mesure des propriétés mécaniques de fatigue du matériau constituant une telle structure, lequel procédé utilise des éprouvettes selon la présente invention. Les essais mécaniques de traction, de résilience, de dureté, etc. constituent une étude en statique d'un matériau. On cherche, le plus souvent, à travailler dans le domaine élastique. Un corps soumis à des efforts d'intensité périodiquement variable, de différentes natures, peut se rompre sans déformations par suite d'une fissuration progressive plus ou moins rapide, même si les contraintes restent constamment inférieures à la limite élastique du métal ou de l'alliage en contrainte statique. Le phénomène de fatigue concerne tous les matériaux, en particulier les alliages, et pour des pièces obtenues par différents procédés de fabrication, parmi lesquels, par exemple, le moulage. Bien que l'étude du comportement des matériaux soumis à des sollicitations variables dans le temps soit très complexe, il a été prouvé expérimentalement que ce comportement dépend du type de sollicitation appliquée (axiale, de flexion, de torsion, multiaxiale The present invention relates to a method of producing a specimen for measuring the mechanical fatigue properties of the material of a mechanical structure, and a specimen obtained by this method. It also relates to a method for measuring the mechanical fatigue properties of the material constituting such a structure, which method uses test pieces according to the present invention. Mechanical tests of traction, resilience, hardness, etc. constitute a static study of a material. We seek, most often, to work in the elastic field. A body subjected to efforts of periodically variable intensity, of different natures, can break without deformations as a result of a more or less rapid progressive cracking, even if the stresses remain constantly lower than the elastic limit of the metal or the alloy in static stress. The phenomenon of fatigue concerns all materials, in particular alloys, and for parts obtained by different manufacturing processes, among which, for example, molding. Although the study of the behavior of materials subjected to time-varying solicitations is very complex, it has been experimentally proven that this behavior depends on the type of stress applied (axial, bending, torsion, multiaxial

composée), de ses valeurs maximale et minimale, du nombre des applications de la charge, de la forme, des dimensions, de l'état de surface de la pièce, de son procédé de fabrication, ainsi que de la nature et des propriétés du matériau dont elle est constituée. its maximum and minimum values, the number of applications of the load, the shape, the dimensions, the surface condition of the part, its manufacturing process, and the nature and properties of the material of which it is constituted.

La limite d'endurance illimitée est la plus grande amplitude de contraintes pour laquelle il n'y a pas rupture après un nombre infini de cycles. La résistance à la fatigue mécanique d'une pièce dépend à la fois du matériau qui la constitue et du procédé de fabrication de celle-ci. Il est bien connu qu'une pièce en acier obtenue par forgeage présente une meilleure résistance à la fatigue mécanique qu'une pièce en acier obtenue par moulage, et qu'une pièce en acier présente une meilleure résistance à la fatigue mécanique qu'une pièce en aluminium, par exemple. Pour caractériser les propriétés de résistance à la fatigue mécanique d'une structure ou d'un alliage fabriqué en un matériau donné et selon un procédé de fabrication donné, on réalise systématiquement des essais de fatigue mécanique sur des éprouvettes de fatigue, réalisées dans le même matériau que celui de la structure étudiée. Les éprouvettes de fatigue sont des pièces dont la géométrie est, en général, assez simple pour laquelle on sait calculer l'état mécanique, à savoir les contraintes et les déformations, sous une sollicitation donnée qu'impose la machine d'essai. Un exemple d'éprouvette bien connue est l'éprouvette cylindrique soumise à un effort axial de traction répété à ses deux extrémités. Plusieurs essais sont pratiqués à des niveaux de charge variable, et on trace la courbe de Wôhler de résistance à la The limit of unlimited endurance is the largest amplitude of stresses for which there is no break after an infinite number of cycles. The resistance to mechanical fatigue of a part depends both on the material that constitutes it and the manufacturing process thereof. It is well known that a forged steel part has better resistance to mechanical fatigue than a cast steel part, and that a steel part has better resistance to mechanical fatigue than a part. aluminum, for example. To characterize the mechanical fatigue resistance properties of a structure or an alloy made of a given material and according to a given manufacturing process, mechanical fatigue tests are carried out systematically on fatigue test pieces made in the same manner. material than that of the studied structure. Fatigue specimens are parts whose geometry is, in general, quite simple for which it is known to calculate the mechanical state, namely stresses and deformations, under a given stress imposed by the test machine. An example of a well-known test piece is the cylindrical specimen subjected to an axial tensile force repeated at both ends. Several tests are performed at varying load levels, and the Wohler resistance curve is plotted.

fatigue mécanique en traction uniaxiale du couple matériau procédé ayant servi à fabriquer l'éprouvette. D'autres caractéristiques du couple matériau et procédé de fabrication peuvent être mesurées, comme la résistance au cisaillement par exemple, avec d'autres géométries d'éprouvette. Ainsi, la géométrie de l'éprouvette est imposée par le type d'essai que l'on met en oeuvre, c'est-à-dire par la propriété mécanique que l'on cherche à mesurer. La Demanderesse est parvenue au résultat que le critère de fatigue mécanique le plus performant est un critère de fatigue multiaxial, dit également critère de Dang Van, qui est capable de prédire la valeur de la limite d'endurance quelque soit le type de sollicitation locale : traction compression alternée, cisaillement répété, ou tout autre état de contrainte multiaxial. Le critère dit de Dang Van est reconnu être le plus performant, en particulier par l'article de I. Papadopoulos et al, International Journal of Fatigue, vol. 19, No. 3, pp. 219-235, 1997. Les organes des machines, les charpentes métalliques, etc. subissent le plus souvent des sollicitations complexes, multiaxiales et simultanées, que l'on désigne également sollicitations composées. Toutefois, pour obtenir une sollicitation multiaxiale sur une machine de traction simple, il faut une géométrie particulière d'éprouvette relativement mince et plate avec une section réduite en un point de la longueur. Et une telle géométrie particulière est le plus souvent impossible à obtenir par le procédé de fabrication de la pièce finale dont on cherche à mesurer la résistance mechanical fatigue in uniaxial tension of the couple material process used to manufacture the specimen. Other characteristics of the material pair and method of manufacture can be measured, such as shear strength for example, with other specimen geometries. Thus, the geometry of the specimen is imposed by the type of test that is used, that is to say by the mechanical property that is to be measured. The Applicant has come to the conclusion that the most effective mechanical fatigue criterion is a multiaxial fatigue criterion, also known as Dang Van's criterion, which is capable of predicting the value of the endurance limit, whatever the type of local stress: alternating compression pulling, repeated shearing, or any other state of multiaxial stress. The so-called criterion of Dang Van is recognized to be the most effective, in particular by the article by I. Papadopoulos et al., International Journal of Fatigue, vol. 19, No. 3, pp. 219-235, 1997. Machinery parts, metal structures, etc. most often undergo complex, multiaxial and simultaneous solicitations, which are also known as compound solicitations. However, to obtain a multiaxial stress on a simple tensile machine, a particular geometry of a relatively thin and flat specimen with a reduced section at one point of the length is required. And such a particular geometry is most often impossible to obtain by the manufacturing process of the final piece whose resistance is sought to be measured.

mécanique à la fatigue. C'est le cas, en particulier, pour le procédé de fabrication par moulage au sable. Du fait de l'état de surface obtenu, la fabrication par moulage au sable produit des pièces ou éprouvettes qui ont une résistance à la fatigue mécanique très différente de celle du matériau de base. Ainsi, pour mesurer la résistance à la fatigue mécanique sous sollicitation biaxiale, par exemple, d'une pièce en alliage de métaux obtenue par un procédé de moulage au sable, il faudrait utiliser une éprouvette mince, obtenue par le même procédé de moulage au sable. C'est une difficulté importante rencontrée dans la technique que certains procédés de fabrication ne permettent pas de réaliser une éprouvette d'essai dans le même procédé sous forme d'une pièce mince, en particulier de 1 ou quelques millimètres d'épaisseur dans ladite section réduite et de quelques dizaines de centimètres dans les autres dimensions, comme cela est imposé par les essais sous contrainte multiaxiale cités précédemment. Le but de la présente invention est de surmonter cette difficulté en mettant en oeuvre un nouveau procédé de réalisation d'une éprouvette destinée à la mesure des propriétés mécaniques de fatigue sous sollicitation multiaxiale d'une structure mécanique, qui permette de réaliser des essais de résistance à la fatigue mécanique sous des sollicitations multiaxiales en utilisant des éprouvettes minces réalisées dans le même matériau que ladite structure mécanique, lequel matériau pouvant être un alliage. mechanical fatigue. This is the case, in particular, for the sand molding process. Due to the surface condition obtained, the sand casting process produces pieces or test pieces which have a very different mechanical fatigue strength from that of the base material. Thus, for measuring the mechanical fatigue resistance under biaxial stress, for example, of a metal alloy part obtained by a sand molding process, a thin test piece, obtained by the same sand molding method, should be used. . It is an important difficulty encountered in the art that certain manufacturing methods do not make it possible to produce a test specimen in the same process in the form of a thin piece, in particular of 1 or a few millimeters in thickness in said section. reduced and a few tens of centimeters in the other dimensions, as imposed by the multiaxial stress tests mentioned above. The object of the present invention is to overcome this difficulty by implementing a new method for producing a test piece intended for measuring the mechanical fatigue properties under multiaxial stress of a mechanical structure, which makes it possible to carry out resistance tests. to mechanical fatigue under multiaxial stresses using thin specimens made of the same material as said mechanical structure, which material may be an alloy.

Un autre but de la présente invention est de réaliser une nouvelle éprouvette destinée à la mesure des propriétés mécaniques de fatigue sous sollicitation multiaxiale d'une structure mécanique obtenue par un procédé de fabrication donné, qui permette de s'affranchir des contraintes mentionnées précédemment pour le procédé de moulage sur la géométrie de la zone utile de l'éprouvette, cette géométrie de la zone utile de l'éprouvette conditionnant l'état de sollicitation mécanique de la structure testée. Another object of the present invention is to provide a new test piece intended for the measurement of the mechanical properties of fatigue under multiaxial stress of a mechanical structure obtained by a given manufacturing process, which makes it possible to overcome the constraints mentioned above for the molding method on the geometry of the useful zone of the specimen, this geometry of the useful zone of the specimen conditioning the state of mechanical stressing of the tested structure.

Un autre but de la présente invention est de réaliser une éprouvette destinée à la mesure des propriétés mécaniques de fatigue sous sollicitation multiaxiale d'une structure mécanique en un matériau donné, qui soit moins chère que les éprouvettes d'essais actuellement utilisées. Another object of the present invention is to provide a test piece for the measurement of mechanical fatigue properties under multiaxial stress of a mechanical structure of a given material, which is less expensive than the currently used test specimens.

C'est encore un autre but de l'invention de réaliser une éprouvette destinée à des essais de mesure des propriétés mécaniques de fatigue sous sollicitation multiaxiale d'une structure mécanique en un matériau donné, qui permette une simplification des procédures d'essais. It is yet another object of the invention to provide a test specimen for testing the mechanical properties of fatigue under multiaxial loading of a mechanical structure of a given material, which allows a simplification of the test procedures.

Pour atteindre ces buts, et d'autres qui apparaîtront dans la suite du texte, l'invention apporte un nouveau procédé de réalisation d'une éprouvette destinée à la mesure des propriétés mécaniques de fatigue sous sollicitation multiaxiale d'une structure mécanique en un matériau donné et obtenue par un procédé de fabrication dit premier procédé de fabrication, ladite éprouvette étant obtenue à partir dudit matériau et présentant une zone utile de moindre épaisseur, lequel nouveau procédé de réalisation d'une éprouvette comporte les étapes suivantes : - on réalise par ledit premier procédé de fabrication une 5 éprouvette d'épaisseur supérieure à l'éprouvette finale et dont une des deux faces est celle de ladite éprouvette finale, - on réalise au moins une partie de l'autre face, laquelle partie comprenant la zone utile de moindre épaisseur, par un second procédé de fabrication dont les qualités en fatigue mécanique sont 10 meilleures que celles dudit premier procédé, de manière à obtenir une géométrie apte à la sollicitation multiaxiale souhaitée. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention : - on réalise par ledit premier procédé de fabrication une éprouvette d'épaisseur supérieure à l'éprouvette finale et dont une 15 des deux faces est celle de ladite éprouvette finale, et - on réalise l'autre face par ledit second procédé de fabrication de manière à lui conférer une forme identique et symétrique par rapport à ladite face obtenue par ledit premier procédé de fabrication. 20 De préférence, le second procédé de fabrication est un procédé de fabrication par enlèvement de matériau. To achieve these goals, and others which will appear in the following text, the invention provides a new method of producing a test piece for measuring the mechanical properties of fatigue under multiaxial stress of a mechanical structure of a material given and obtained by a manufacturing method known as the first manufacturing method, said test piece being obtained from said material and having a useful area of less thickness, which new method of producing a test-tube comprises the following steps: first method of manufacture a test specimen of greater thickness than the final test specimen and one of whose two faces is that of said final test specimen; at least one part of the other face is produced, which part comprises the useful zone of lesser thickness; thickness, by a second manufacturing process whose mechanical fatigue qualities are better than that of said first method, so as to obtain a geometry suitable for the multiaxial solicitation desired. According to a preferred embodiment of the invention: said first manufacturing method produces a test specimen of greater thickness than the final test specimen and one of the two surfaces of which is that of said final test specimen, and other face by said second manufacturing method so as to give it an identical shape and symmetrical with respect to said face obtained by said first manufacturing method. Preferably, the second manufacturing method is a material removal manufacturing method.

Selon un premier mode de réalisation, ledit premier procédé de fabrication est un procédé de moulage et le second procédé est un procédé d'usinage. Ledit premier procédé de fabrication peut être un procédé de 5 moulage au sable. En variante, ledit premier procédé de fabrication est un procédé d'usinage et le second procédé est un procédé de polissage. En variante également, ledit premier procédé de fabrication est un procédé de polissage et le second procédé est un procédé de 10 grenaillage. En variante également, ledit premier procédé de fabrication est un procédé d'usinage de type conventionnel et le second procédé est un procédé d'usinage grande vitesse. La présente invention peut être étendue à d'autres couples de 15 procédés de fabrication. Dans tous les cas, à un procédé de fabrication que l'on veut caractériser, on associe un autre procédé de fabrication dont les qualités de résistance à la fatigue mécanique sont meilleures. L'invention fournit également une nouvelle éprouvette destinée à 20 la mesure des propriétés mécaniques de fatigue sous sollicitation multiaxiale d'une structure mécanique en un matériau donné et obtenue par un procédé de fabrication dit premier procédé de fabrication . Une telle éprouvette comprend une zone utile de According to a first embodiment, said first manufacturing method is a molding method and the second method is a machining method. Said first manufacturing process may be a sand molding process. Alternatively, said first manufacturing method is a machining method and the second method is a polishing method. Also alternatively, said first manufacturing method is a polishing process and the second method is a shot blasting process. Also as a variant, said first manufacturing method is a conventional type of machining method and the second method is a high speed machining method. The present invention can be extended to other pairs of manufacturing processes. In any case, to a manufacturing process that we want to characterize, we associate another manufacturing process whose mechanical fatigue resistance qualities are better. The invention also provides a new test piece for measuring the mechanical fatigue properties under multiaxial stress of a mechanical structure of a given material and obtained by a manufacturing process known as the first manufacturing process. Such a test piece comprises a useful zone of

moindre épaisseur, une face qui est obtenue par ledit premier procédé de fabrication et au moins une partie de l'autre face, laquelle partie comprenant la zone utile de moindre épaisseur, qui est obtenue par un second procédé de fabrication dont les qualités en fatigue mécanique sont meilleures que celles dudit premier procédé. Ladite éprouvette est réalisée dans ledit matériau dont on cherche à mesurer les propriétés mécaniques et par le même procédé de fabrication que la pièce réalisée dans ledit matériau dont on cherche à mesurer les propriétés mécaniques. Selon un mode de réalisation préféré, ledit premier procédé de fabrication est un procédé de moulage au sable, et le second procédé de fabrication un procédé d'usinage. Le terme usinage désigne dans le présent texte tous les moyens mis en oeuvre pour obtenir une pièce ayant des cotes et des tolérances fixées à l'avance à partir d'un élément brut, tel qu'un lingot, ou semi-fini, tel qu'une pièce venue de forge ou de fonderie. La face obtenue par usinage peut présenter une surface polie. De préférence, la zone utile de moindre épaisseur de l'éprouvette 20 est d'épaisseur comprise entre 1 et plusieurs millimètres. L'invention permet d'offrir un nouveau procédé de mesure des propriétés mécaniques de fatigue d'une structure mécanique en un matériau donné et obtenue par un procédé de fabrication lesser thickness, a face which is obtained by said first manufacturing method and at least a part of the other face, which part comprises the useful zone of lesser thickness, which is obtained by a second manufacturing method whose mechanical fatigue qualities are better than those of said first method. Said specimen is made in said material whose mechanical properties are to be measured and by the same manufacturing method as the part made in said material whose mechanical properties are to be measured. According to a preferred embodiment, said first manufacturing method is a sand molding process, and the second manufacturing method is a machining method. The term machining means in this text all the means used to obtain a part having dimensions and tolerances fixed in advance from a raw element, such as an ingot, or semi-finished, such as a piece from the forge or foundry. The face obtained by machining may have a polished surface. Preferably, the useful area of lesser thickness of the test piece 20 has a thickness of between 1 and several millimeters. The invention makes it possible to offer a new method for measuring the mechanical fatigue properties of a mechanical structure in a given material and obtained by a manufacturing method.

donné utilisant des éprouvettes minces, qui comprend les étapes suivantes : - on réalise une éprouvette mince dans ledit matériau donné selon le nouveau procédé de l'invention exposé ci-dessus, - on utilise ladite éprouvette sur une machine d'essai de fatigue sous sollicitation multiaxiale, et - on détermine la courbe de Wôhler du couple matériau -premier procédé de fabrication utilisé pour l'éprouvette. La courbe de Wôhler est un moyen courant cb représentation graphique des résultats des essais de fatigue. Selon cette courbe, est porté en abscisse le nombre de cycles auxquels a été soumise l'éprouvette et en ordonnées les valeurs de l'amplitude de la contrainte. Le nombre de cycles est généralement porté sur une échelle logarithmique. Les contraintes, par contre, sont tracées soit sur échelle logarithmique soit sur échelle linéaire. La courbe de Wôhler permet de déterminer une limite de fatigue. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'exemples de réalisation de l'invention, non limitatifs de la portée de la présente invention, et accompagnée des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un exemple de géométrie classique d'éprouvette de fatigue mécanique sous contrainte multiaxiale, given using thin specimens, which comprises the following steps: - a thin specimen is produced in said given material according to the new process of the invention set out above, - said test specimen is used on a fatigue test machine under stress multiaxial, and - the Wohler curve of the material pair - first manufacturing process used for the test piece. The Wohler curve is a common means of graphical representation of the results of fatigue tests. According to this curve, the number of cycles to which the specimen has been subjected is plotted on the abscissa and the values of the amplitude of the stress on the ordinate. The number of cycles is usually carried on a logarithmic scale. Constraints, on the other hand, are plotted on either logarithmic scale or linear scale. The Wohler curve is used to determine a fatigue limit. Other objects, advantages and features of the invention will appear in the following description of embodiments of the invention, not limiting the scope of the present invention, and with the accompanying drawings in which: - Figure 1 represents an example of a conventional multiaxial stress mechanical fatigue specimen geometry,

- la figure 2 représente, en coupe transversale, la forme brute de moulage obtenue après la première étape de réalisation de l'éprouvette selon l'invention, sur laquelle on a représenté la partie de l'éprouvette qui sera enlevée par la seconde étape, - la figure 3 représente, en coupe transversale, la forme finie obtenue après la seconde étape de réalisation de l'éprouvette selon l'invention, En référence aux figures 1 à 3, il est décrit un procédé nouveau de réalisation d'une éprouvette, en particulier d'une éprouvette mince, symétrique dans l'épaisseur, destinée à la mesure des propriétés de résistance à la fatigue d'une structure en matériau M ou d'un matériau M obtenu par un procédé de fabrication P, qui est un procédé de moulage dans le présent exemple. Pour cela, cette éprouvette est réalisée dans le même matériau que le matériau M dont on cherche les caractéristiques de résistance à la fatigue mécanique et comporte au moins une partie obtenue selon le même procédé de fabrication P, à savoir dans le cas présent, le même procédé de moulage au sable. Le dessin de la figure 1 illustre un exemple de géométrie d'une telle éprouvette, de référence générale 1, qui permet d'obtenir une sollicitation multiaxiale sur une machine de traction simple. Elle comporte une zone utile 10 de faible épaisseur, qui interdit une fabrication par moulage de la totalité de l'éprouvette. L'invention repose sur deux principes connus de résistance des 25 matériaux. Selon le premier principe, l'état de surface ne modifie FIG. 2 represents, in cross-section, the raw form of molding obtained after the first step of producing the test piece according to the invention, on which is represented that portion of the test piece which will be removed by the second step, FIG. 3 represents, in cross-section, the finished shape obtained after the second step of producing the test piece according to the invention. Referring to FIGS. 1 to 3, a new method of producing a test piece is described. in particular a thin, symmetrical thickness specimen for measuring the fatigue resistance properties of a material structure M or a material M obtained by a manufacturing method P, which is a process in the present example. For this, this test piece is made of the same material as the material M whose characteristics of resistance to mechanical fatigue are sought and comprises at least one part obtained according to the same manufacturing method P, namely in this case, the same sand molding process. The drawing of FIG. 1 illustrates an example of geometry of such a test-tube, of general reference 1, which makes it possible to obtain a multiaxial stress on a simple traction machine. It comprises a useful area 10 of small thickness, which prohibits a manufacturing by molding of the entire test piece. The invention is based on two known principles of strength of the materials. According to the first principle, the surface state does not modify

pas les sollicitations mécaniques macroscopiques auxquelles est soumis le matériau de l'éprouvette mais dégrade par contre ses propriétés de résistance. Selon le second principe, la résistance à la fatigue mécanique d'une pièce est la résistance à la fatigue mécanique de son point le plus faible. D'autre part, une rupture de fatigue se déroule en trois temps : une première phase de formation d'une fissure (ou microfissure) qui est la germination ou l'amorçage de la fissure, puis une propagation de la fissure et enfin une rupture finale de la pièce. not the macroscopic mechanical stresses to which the material of the test piece is subjected but degrades its resistance properties. According to the second principle, the resistance to mechanical fatigue of a part is the resistance to mechanical fatigue of its weakest point. On the other hand, a failure of fatigue takes place in three stages: a first phase of formation of a crack (or microcrack) which is the germination or the initiation of the crack, then a propagation of the crack and finally a rupture final of the play.

Dans les essais auxquels la présente invention trouve son application, dès qu'une fissure apparaît en un point de la pièce, on considère que la pièce est rompue, donc qu'il y a rupture de fatigue. Le procédé de réalisation de l'éprouvette de fatigue 1, selon la 15 présente invention, est un procédé en deux étapes. Selon la première étape, on réalise une éprouvette épaisse, référencée 2 sur le dessin de la figure 2, par moulage au sable pour l'étude de la résistance à la fatigue mécanique d'une pièce réalisée par moulage au sable (identité entre le procédé de 20 fabrication P de la pièce testée et l'éprouvette de test). Une des surfaces de l'ébauche d'éprouvette 2, référencée a , est celle-là même de l'éprouvette mince 1 finale que l'on cherche à réaliser. Selon la deuxième étape du procédé, on procède par usinage dans le reste de l'éprouvette pour obtenir la géométrie qui est celle de la 25 figure 1. Une partie de l'autre surface, référencée b sur la figure In the tests to which the present invention finds its application, as soon as a crack appears at a point in the room, it is considered that the part is broken, so that there is fatigue failure. The method of producing the fatigue test piece 1 according to the present invention is a two-step process. According to the first step, a thick test piece, referenced 2 in the drawing of FIG. 2, is made by sand molding for the study of the mechanical fatigue resistance of a part made by sand molding (identity between the process P of the test piece and the test specimen). One of the surfaces of the specimen blank 2, referenced a, is that of the final thin specimen 1 that is to be achieved. According to the second step of the method, the rest of the test piece is machined to obtain the geometry shown in FIG. 1. Part of the other surface, referenced b in FIG.

2, est alors usinée, ladite partie comprenant au moins la région de la zone utile 10, de manière à obtenir l'éprouvette mince 1 représentée sur la figure 3. A la surface a de l'éprouvette finale de la figure 3 est associé le procédé de fabrication P que l'on cherche à caractériser, à savoir le moulage au sable du présent exemple. A la surface c de l'éprouvette finale, est associé un autre procédé de fabrication, à savoir le procédé d'usinage par enlèvement de matière, dont les qualités en résistance à la fatigue sont meilleures, et par conséquent, en vertu du second principe énoncé précédemment, ne modifie pas la résistance à la fatigue mécanique de l'éprouvette 1 puisque le point le plus faible se trouve sur la surface moulée a . Ainsi, l'invention permet de s'affranchir des contraintes du procédé de moulage sur la géométrie de la zone utile de l'éprouvette. C'est un point important car la géométrie de la zone utile conditionne l'état des sollicitations mécaniques du matériau testé. La présente invention peut être étendue à d'autres couples de procédés de fabrication. Au lieu du couple précédemment décrit d'un procédé de moulage au sable et d'un procédé d'usinage, on peut envisager des couples différents : usinage d'une partie de la zone utile et polissage de l'autre partie, polissage et grenaillage, usinage classique et usinage à grande vitesse, etc. Dans tous les cas, à un procédé de fabrication P (appelé aussi premier 2, is then machined, said part comprising at least the region of the useful zone 10, so as to obtain the thin specimen 1 shown in FIG. 3. The a surface of the final specimen of FIG. P manufacturing process that is sought to characterize, namely the sand molding of this example. On the surface c of the final specimen is associated another manufacturing process, namely the material removal machining method, whose fatigue resistance qualities are better, and therefore, by virtue of the second principle. stated above, does not modify the mechanical fatigue strength of the test piece 1 since the weakest point is on the molded surface a. Thus, the invention makes it possible to overcome the constraints of the molding process on the geometry of the useful zone of the test piece. This is an important point because the geometry of the useful zone conditions the state of the mechanical stresses of the tested material. The present invention can be extended to other pairs of manufacturing processes. Instead of the previously described couple of sand molding process and machining method, we can consider different couples: machining of a portion of the useful area and polishing the other part, polishing and shot blasting conventional machining and high-speed machining, etc. In all cases, to a manufacturing process P (also called first

procédé de fabrication) que l'on veut caractériser, on associe un autre procédé de fabrication (appelé aussi second procédé de fabrication) dont les qualités de résistance à la fatigue mécanique sont meilleures. manufacturing method) that we want to characterize, we associate another manufacturing process (also called second manufacturing process) whose qualities of resistance to mechanical fatigue are better.

L'éprouvette 1, réalisée selon le procédé décrit ci-dessus, est utilisée dans un nouveau procédé de mesure des propriétés mécaniques de fatigue d'une structure mécanique en un matériau donné. L'éprouvette 1 est utilisée sur une machine d'essai de fatigue de type connu en soi, selon des procédures connues, publiées, et on détermine la courbe de Wôhler du couple matériau - premier procédé de fabrication employé pour l'éprouvette. Pour de nombreux alliages, la courbe de Wôhler présente une asymptote horizontale qui définit la limite d'endurance. The test piece 1, made according to the method described above, is used in a new method for measuring the mechanical fatigue properties of a mechanical structure of a given material. The test piece 1 is used on a known type of fatigue testing machine in accordance with known published procedures, and the Wohler curve of the material pair - the first manufacturing method employed for the specimen is determined. For many alloys, the Wohler curve has a horizontal asymptote that defines the endurance limit.

Dans l'exemple précédemment décrit, la surface c ayant été usinée avec soin, elle possède de meilleures propriétés de résistance à la fatigue que la surface a obtenue par moulage. Lors de l'essai de fatigue, une fissure ou microfissure apparaîtra sur la surface moulée a systématiquement avant d'apparaître sur la surface usinée. On mesure bien, par conséquent, sur l'éprouvette 1 les propriétés mécaniques du matériau obtenu selon le procédé de moulage, c'est-à-dire le procédé P que l'on cherche à caractériser. On notera que la présente invention permet de réaliser des 25 éprouvettes moins chères, du fait qu'une seule des deux faces de In the example previously described, the surface c having been machined with care, it has better properties of resistance to fatigue than the surface obtained by molding. During the fatigue test, a crack or microcrack will appear on the molded surface systematically before appearing on the machined surface. The mechanical properties of the material obtained according to the molding method, that is to say the process P that is to be characterized, are therefore measured on the test piece 1. It should be noted that the present invention makes it possible to produce less expensive test pieces, since only one of the two faces of

la zone utile est réalisée ou traitée avec le procédé d'intérêt P que l'on cherche à caractériser, tandis que l'autre face est réalisée selon un procédé industriel maîtrisé. Enfin, l'invention permet de simplifier la procédure d'essai de fatigue. Du fait que l'on sait sur quelle face la fissure de fatigue doit apparaître, il suffit de surveiller la zone d'amorçage sur la face d'intérêt, qui est celle obtenue par le procédé P d'intérêt que l'on cherche à caractériser.10 the useful zone is made or treated with the method of interest P that one seeks to characterize, while the other face is made according to a controlled industrial process. Finally, the invention makes it possible to simplify the fatigue test procedure. Since it is known on which face the fatigue crack should appear, it is sufficient to monitor the priming zone on the face of interest, which is that obtained by the method P of interest that one seeks to caractériser.10

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de réalisation d'une éprouvette destinée à la mesure des propriétés mécaniques de fatigue sous sollicitation multiaxiale d'une structure mécanique en un matériau (M) donné et obtenue par un premier procédé de fabrication (P), ladite éprouvette (1) étant obtenue à partir dudit matériau (M) donné et présentant une zone utile (10) de moindre épaisseur, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - on réalise par ledit premier procédé de fabrication (P) une 10 éprouvette d'épaisseur supérieure (2) à l'éprouvette finale et dont une des deux faces (a) est celle de ladite éprouvette finale (1), - on réalise au moins une partie de l'autre face (c), laquelle partie comprenant la zone utile (10) de moindre épaisseur, par un second procédé de fabrication dont les qualités en fatigue 15 mécanique sont meilleures que celles du premier procédé (P), de manière à obtenir une géométrie apte à la sollicitation multiaxiale souhaitée. 1. A method for producing a specimen for measuring the mechanical fatigue properties under multiaxial stress of a mechanical structure made of a given material (M) and obtained by a first manufacturing method (P), said specimen (1) being obtained from said material (M) given and having a useful area (10) of lesser thickness, characterized in that it comprises the following steps: - is carried out by said first manufacturing method (P) a specimen of upper thickness (2) to the final test piece and one of the two faces (a) is that of said final test piece (1), - one carries out at least part of the other face (c), which part comprising the zone 10), a second manufacturing method whose mechanical fatigue qualities are better than those of the first method (P), so as to obtain a desired geometry multiaxial solicitation.

2. Procédé de réalisation d'une éprouvette selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 20 - on réalise par ledit premier procédé de fabrication (P) une éprouvette d'épaisseur supérieure (2) à l'éprouvette finale et dont une des deux faces (a) est celle de ladite éprouvette finale, - on réalise l'autre face (c) par ledit second procédé de fabrication de manière à lui conférer une forme identique et symétrique par rapport à ladite face (a) obtenue par ledit premier procédé de fabrication (P). 2. A method of producing a test piece according to claim 1, characterized in that it comprises the following steps: - is carried out by said first manufacturing method (P) a specimen of greater thickness (2) to the final specimen and one of whose two faces (a) is that of said final specimen, - the other face (c) is produced by said second manufacturing method so as to give it an identical and symmetrical shape with respect to said face ( a) obtained by said first manufacturing method (P).

3. Procédé de réalisation d'une éprouvette selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le second procédé de fabrication est un procédé de fabrication par enlèvement de matériau. 3. A method of producing a test piece according to claim 1 or claim 2, characterized in that the second manufacturing method is a manufacturing method by removal of material.

4. Procédé de réalisation d'une éprouvette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit premier procédé de fabrication (P) est un procédé de moulage et le second procédé est un procédé d'usinage. 4. A method of producing a test piece according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said first manufacturing method (P) is a molding process and the second method is a machining method.

5. Procédé de réalisation d'une éprouvette selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit premier procédé de fabrication (P) est un procédé de moulage au sable. 5. A method of producing a test piece according to claim 4, characterized in that said first manufacturing method (P) is a sand molding process.

6. Procédé de réalisation d'une éprouvette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit premier procédé de fabrication (P) est un procédé d'usinage et le second procédé est un procédé de polissage. 6. A method of producing a test piece according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said first manufacturing method (P) is a machining process and the second method is a polishing process.

7. Procédé de réalisation d'une éprouvette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit premier procédé de fabrication (P) est un procédé de polissage et le second procédé est un procédé de grenaillage. 7. A method of producing a test piece according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said first manufacturing method (P) is a polishing process and the second method is a shot blasting process.

8. Procédé de réalisation d'une éprouvette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit premier procédé de fabrication (P) est un procédé d'usinage de type conventionnel et le second procédé est un procédé d'usinage grande vitesse. 8. A method of producing a test piece according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said first manufacturing method (P) is a conventional type of machining process and the second method is a method of high speed machining.

9. Eprouvette destinée à la mesure des propriétés mécaniques de fatigue sous sollicitation multiaxiale d'une structure mécanique en un matériau (M) donné et obtenue par un premier procédé de fabrication (P), ladite éprouvette comprenant une zone utile (10) de moindre épaisseur, caractérisée en ce que l'une des ses faces (a) est obtenue par ledit premier procédé (P), tandis qu'au moins une partie de l'autre face (c), laquelle partie comprenant la zone utile (10) de moindre épaisseur, est obtenue par un second procédé de fabrication dont les qualités en fatigue mécanique sont meilleures que celles dudit premier procédé (P). 9. Test piece for measuring the mechanical properties of fatigue under multiaxial stress of a mechanical structure of a given material (M) and obtained by a first manufacturing method (P), said test piece comprising a useful area (10) of lesser thickness, characterized in that one of its faces (a) is obtained by said first method (P), while at least part of the other face (c), which part comprises the useful zone (10) of lesser thickness, is obtained by a second manufacturing method whose mechanical fatigue qualities are better than those of said first method (P).

10. Eprouvette selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est réalisée dans ledit matériau (M) dont on cherche à mesurer les 15 propriétés mécaniques. 10. Test piece according to claim 9, characterized in that it is made of said material (M) whose mechanical properties are to be measured.

11. Eprouvette selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est réalisée par le même procédé de fabrication (P) que h pièce réalisée dans ledit matériau (M) dont on cherche à mesurer les propriétés mécaniques. 20 11. Test piece according to claim 9, characterized in that it is carried out by the same manufacturing method (P) as h part made in said material (M) whose mechanical properties are to be measured. 20

12. Eprouvette selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que ledit premier procédé de fabrication (P) est un procédé de moulage au sable, et le second procédé de fabrication un procédé d'usinage. 12. Test piece according to any one of claims 9 to 11, characterized in that said first manufacturing method (P) is a sand molding process, and the second manufacturing method a machining process.

13. Eprouvette selon la revendication 9, caractérisée en ce que la face obtenue par usinage (c) présente une surface polie. 13. Test piece according to claim 9, characterized in that the face obtained by machining (c) has a polished surface.

14. Eprouvette selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que la zone utile (10) de moindre épaisseur est 5 d'épaisseur comprise entre 1 et plusieurs millimètres. 14. Test piece according to any one of claims 9 to 13, characterized in that the useful zone (10) of lesser thickness is of thickness between 1 and several millimeters.

15. Procédé de mesure des propriétés mécaniques de fatigue d'une pièce en un matériau (M) donné et obtenue selon un procédé de fabrication (P) donné en utilisant des éprouvettes minces (1), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 10 - on réalise une éprouvette mince (1) dans ledit matériau (M) donné selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 8, - on utilise ladite éprouvette (1) sur une machine d'essai de fatigue sous sollicitation multiaxiale, et 15 - on détermine la courbe de WShler du couple matériau (M) - premier procédé de fabrication (P) utilisé pour l'éprouvette (1). 15. A method for measuring the mechanical fatigue properties of a part made of a given material (M) and obtained according to a given manufacturing method (P) using thin test pieces (1), characterized in that it comprises the steps following: - a thin specimen (1) is produced in said material (M) given according to the method of any one of claims 1 to 8, - said specimen (1) is used on a fatigue test machine under multiaxial stress, and 15 - the WShler curve of the material pair (M) - first manufacturing method (P) used for the test piece (1) is determined.