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Solutions spéciales pour Recherche et Développement

ParallÚlement aux solutions spécifiques clients, développées en partenariat avec les instituts correspondants, notre gamme de produits comporte également de nombreuses solutions d'essais qui trouvent leur application dans la Recherche. Afin de satisfaire aux exigences de nouvelles demandes avec les moyens d'essais de l'entreprise, les chercheurs accordent une attention particuliÚre à la souplesse d'utilisation des machine d'essais des matériaux.

Les interfaces aux systĂšmes sont dans ce contexte particuliĂšrement importantes. GrĂące Ă  testXpert III ou Ă  l'export de donnĂ©es vers un logiciel d'exploitation externe, de nouveaux capteurs (enregistrĂ©s avec les signaux de mesure de la machine) pourront ainsi ĂȘtre utilisĂ©s tout en autorisant un traitement aisĂ© des donnĂ©es enregistrĂ©es.

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  • Brochure sur le secteur d’activitĂ©: Instituts PDF 4 MO

1. Intégration des jauges de contrainte

Du point de vue de la technologie de mesure, il est nécessaire de réaliser un enregistrement synchrone de tous les signaux - de force, de déformation ou encore d'allongement - avec une jauge de contrainte.

Pour utiliser les jauges de contrainte, ZwickRoell propose principalement 2 variantes. 

Liaison directe Ă  l'Ă©lectronique de pilotage testControl
Liaison par amplificateur de mesure HBM

Liaison directe Ă  l'Ă©lectronique de pilotage testControl

L'extension de pont de Weatstone est rĂ©alisĂ©e pour ce faire au moyen d'un boĂźtier de connexion externe, qui relie diffĂ©rents types de jauges de contrainte (120Ω, 350Ω, etc
) au systĂšme d'essai. Dans cette liaison d'interface, une jauge de contrainte appliquĂ©e peut ĂȘtre reliĂ©e au moyen de la technique 4 ou 6 conducteurs. Une compensation de tempĂ©rature est Ă©galement possible. Selon l'Ă©quipement de testControl, vous pourrez par ailleurs relier jusqu'Ă  4 canaux jauges de contrainte.

Liaison par amplificateur de mesure HBM

Un mĂ©canisme de synchronisation spĂ©cialement adaptĂ© vous permettra d'Ă©tendre aisĂ©ment le nombre de points de mesure avec un HBM MGC+ ou QuantumX. Une acquisition synchrone des valeurs de mesure avec les signaux de la machine d'essai sera Ă©galement rĂ©alisĂ©e, mais ces valeurs ne pourront ĂȘtre utilisĂ©es pour la rĂ©gulation.

2. Fonctions spéciales de testXpert III

Au fil des ans, ZwickRoell a ajoutĂ© Ă  testXpert III de nouvelles fonctionnalitĂ©s particuliĂšrement importantes pour les chercheurs. Quelques unes d'entre-elles sont reprĂ©sentĂ©es ci-dessous. 

Logiciel testXpert III

3. Essais haute température

Suivant une approche de dĂ©veloppement durable, la rĂ©duction des Ă©missions de CO2 est l'un des principaux objectifs des moteurs thermiques. Pour ce faire, la tempĂ©rature de la chambre de combustion doit ĂȘtre augmentĂ©e ce qui requiert de nouveaux matĂ©riaux et de nouvelles exigences pour les hautes-tempĂ©ratures.

Une connaissance prĂ©cise des caractĂ©ristiques Ă  haute-tempĂ©rature est dans ce contexte un prĂ©-requis essentiel au dĂ©veloppement de nouvelles technologies de centrales Ă©lectriques - centrales Ă©lectriques A-USC (Advanced UltraSupercritical). Cela signifie qu'un nombre croissant d'essais est effectuĂ© Ă  hautes-tempĂ©ratures. 

Pour répondre à ces préoccupations, ZwickRoell dispose de son propre centre de compétences. En atmosphÚre sous vide ou atmosphÚre inerte, les températures d'essais atteignent typiquement 1200°C ou plus. La mesure directe de la déformation/allongement en essais haute-température constitue l'un des défis majeurs.

ZwickRoell utilise ici son laserXtens pour hautes-tempĂ©ratures, qui permet une mesure sans contact de l'allongement au travers une fenĂȘtre percĂ©e dans le four haute-tempĂ©rature.

4. Essais de fluage et propriétés cycliques

Outre les caractĂ©ristiques haute-tempĂ©rature, d'autres caractĂ©ristiques mĂ©caniques qui devront Ă©galement ĂȘtre dĂ©terminĂ©es Ă  haute-tempĂ©rature, sont Ă©galement essentielles Ă  la technologie des centrales Ă©lectriques. Outre la rĂ©sistance aux hautes-tempĂ©ratures, le mode de fonctionnement modifiĂ© de nombreuses centrales Ă©lectriques (par l'alimentation fluctuante des centrales Ă©oliennes et solaires) est un facteur dĂ©terminant pour les matĂ©riaux.

De nombreuses centrales doivent pouvoir ĂȘtre dĂ©marrĂ©es et arrĂȘtĂ©es de maniĂšre flexible, et Ă  intervalles rapprochĂ©s. Cela conduit Ă  un chargement thermique supplĂ©mentaire (TMF) du matĂ©riau, qui se dilate Ă  chaque dĂ©marrage et arrĂȘt. La plupart des centrales Ă©lectriques du 20Ăšme siĂšcle n'ont pas Ă©tĂ© conçues pour de telles contraintes et doivent ĂȘtre adaptĂ©es en consĂ©quence.

La corrosion des matériaux - commune aux centrales à vapeur - est un autre problÚmes des centrales électriques A-USC qui sont exploitées à des températures pouvant atteindre 760 °C et des pressions de vapeur allant jusqu'à 380 bar. Les réactions correspondantes des matériaux (fatigue ou fluage) à contrainte ou allongement constant sont observées sur une longue périodicité et à de hautes-températures. Cela s'effectue également de maniÚre cyclique.

5. Low Cycle Fatigue (essais LCF)

Dans l'essai Low Cycle Fatigue, l'essai est chargĂ© cycliquement Ă  une tempĂ©rature dĂ©terminĂ©e (gĂ©nĂ©ralement Ă©levĂ©e) jusqu'Ă  une lĂ©gĂšre dĂ©formation plastique. Dans ce type de chargement, l'Ă©prouvette (matĂ©riau) ne supporte que quelques milliers de changements de charge. La machine d'essai ou le contrĂŽleur de la machine est particuliĂšrement sollicitĂ©, car la rigiditĂ© de l'Ă©prouvette change de maniĂšre spectaculaire pendant la transition de la dĂ©formation Ă©lastique vers la dĂ©formation plastique et le contrĂŽleur doit rĂ©agir trĂšs rapidement pour garantir par exemple une vitesse constante de l'allongement. 

6. Fatigue thermomécanique (thermo mechanical fatigue ) TMF

La fatigue thermomĂ©canique (TMF) est la simulation du chargement cyclique conditionnĂ©e par la dilatation thermique du matĂ©riau. Cela se produit Ă  chaque dĂ©marrage ou arrĂȘt d'une centrale Ă©lectrique (mais aussi dans tout moteur thermique). Au dĂ©marrage, tous les composants sont chauffĂ©s de la tempĂ©rature ambiante vers leur tempĂ©rature de fonctionnement ce qui s'accompagne d'une expansion du matĂ©riau. Cette expansion crĂ©e une contrainte dans le matĂ©riau, qui devra ĂȘtre prĂ©cisĂ©ment connue pour Ă©viter d'endommager les composants. 

La fatigue thermomĂ©canique consite Ă  chauffer une Ă©prouvette de maniĂšre cyclique, la machine d'essai superpose alors un allongement mĂ©canique dans la mĂȘme phase ou dans la phase opposĂ©e. 

7. High Cycle Fatigue (HCF)

Contrairement Ă  l'essai LCF, les changements de charge dans le High Cycle Fatigue Test sont uniquement approchĂ©s dans la plage linĂ©aire-Ă©lastique du matĂ©riau. La principale application est la rĂ©sistance Ă  la fatigue d'un matĂ©riau ou composant. Cette dĂ©termination de la rĂ©sistance Ă  la fatigue s'effectue principalement Ă  l'aide d'une courbe de Whöler (courbe s/n), Ă  l'intĂ©rieur de laquelle l'Ă©prouvette est chargĂ©e jusqu'Ă  dĂ©faillance avec diffĂ©rentes amplitudes de contrainte ou d'allongement. La courbe de Whöler est dĂ©terminĂ©e avec des amplitudes constantes, tandis que la courbe de Gaßner est dĂ©terminĂ©e avec des amplitudes variables.

Ces caractéristiques seront également déterminées à différentes températures.

8. Dureté instrumentée nano jusqu'à macro

La mesure de la profondeur de pĂ©nĂ©tration instrumentĂ©e est dĂ©jĂ  utilisĂ©e depuis longtemps en Recherche, pour dĂ©terminer les propriĂ©tĂ©s mĂ©caniques de couches ou revĂȘtements trĂšs minces. Une mesure de la profondeur de pĂ©nĂ©tration sous une force donnĂ©e permet de dĂ©terminer tant la duretĂ© (Martens) que les propriĂ©tĂ©s Ă©lastiques et plastiques.

Selon la rĂšgle de Faust pour la dĂ©termination des propriĂ©tĂ©s de la couche, la profondeur de pĂ©nĂ©tration (pĂ©nĂ©trateur Vickers ou Berkowitch) ne doit pas excĂ©der 10 % de l'Ă©paisseur de couche. Le systĂšme UNAT de ZwickRoell peut ĂȘtre utilisĂ© entre 10 nm et 30 ”m, le systĂšme ZHU/Zwicki au delĂ  d'une profondeur de pĂ©nĂ©tration de 6 ”m. ZwickRoell couvre ainsi l'ensemble de la plage de duretĂ© (nano, micro et macro).

Nous cherchons Ă  comprendre au mieux votre besoin et vous proposons la solution la mieux adaptĂ©e.

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