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Essai des barres et profilés

Les barres et fils appartiennent à la catégorie des produits longs, obtenue généralement par laminage de blooms ou billettes, de section 240 - 3202 et 1102-1502, destinés au forgeage de pièces mécaniques (bielles, vilebrequins, …) pour l'industrie du transport, à la fabrication de fils machine ou tréfilés ou encore à la fabrication d'arbres de turbine pour l'industrie de l'énergie. On les utilise à l'état de demi-produits dans le domaine de la construction (ponts, bateaux), de la grosse mécanique, des réservoirs de stockage. Les besoins en caractéristiques mécaniques sont aussi variés que les applications

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Essais de traction

Les essais de traction sur barres et fils sont généralement réalisés selon les normes ISO 6892-1 et ASTM E 8 . La norme ISO 6892-1 est également une norme européenne, identique dans les termes, (EN ISO 6892-1) et donc valable dans toute l'Union Européenne (par exemple, en France, la NF EN ISO 6892-1). Les éprouvettes sont prélevées sur le demi-produit et préparées pour les essais de traction, selon les exigences des normes et/ou la forme du produit. Un tronçon de barre ou de fils peut parfois être testé. Les forces de traction nécessaires atteignent des plages rapides excédant 2500 kN. ZwickRoell a développé pour ce faire des systèmes spécifiques clients jusqu'à 5000 kN. Des exigences particulières sont imposées dans de tels cas aux mâchoires et serrages de mâchoires. Outre de nouvelles mâchoires, ZwickRoell a également développé pour ce faire de nouvelles technologies afin d'éviter une défaillance précoce des éprouvettes à cause du principe de serrage.

Mesure de déformation

Les mâchoires hydrauliques à fermeture parallèle de la société ZwickRoell sont le garant d'un serrage parfait et du guidage de l'éprouvette pendant l'ensemble du déroulement d'essai. Le glissement de l'éprouvette entre les mâchoires hydrauliques peut ainsi être évité. Dans la plupart des cas, la mesure de la déformation est réalisée par des extensomètres à contact ou optiques (sans contact). Le makroXtens de ZwickRoell est un extensomètre à contact robuste et éprouvé pour les essais sur barres et profilés. La mécanique du MakroXtens allie résolution, fidélité, et solidité, pour travailler dans des environnements sévères. C'est cette même mécanique qui lui permet de mesurer la déformation de l'éprouvette, et ce jusqu'à rupture.

Mesure de la déformation jusqu'à rupture de l'éprouvette

laserXtens est la solution innovante pour la mesure de l'allongement jusqu'à la rupture de l'éprouvette. laserXtens satisfait également avec brio aux exigences normatives (ISO 6892-1, ASTM E 8 de même que ISO 9513 et ASTM E 83) pour les barres et profilés. laserXtens ne nécessite pas de marquage préalable de l'échantillon; il utilise le motif créé par l'interaction du laser avec la surface. Cette mesure peut aussi être réalisée sur des surfaces calaminées. Depuis 2009, l'ISO 6892-1 et l’ASTM E 8 permettent de réaliser des essais en vitesse de déformation imposée, en contrôlant la vitesse de déplacement traverse. Les tolérances exigées par les normes pour ce contrôle en vitesse de déformation (en particulier en boucle fermée) peuvent être facilement atteintes par les extensomètres makroXtens et laserXtens.

Essai de dureté

Les essais de dureté réalisées sur barres et profilés sont utilisés pour caractériser l'état micro structurel (par des mesures de micro-dureté), l'homogénéité du produit (dureté de surface, cœur, ..), ou pour estimer la résistance mécanique. Une grande variété de méthodes est utilisée. Toutes les méthodes classiques selon Brinell (DIN EN ISO 6506-1), Rockwell de même que Vickers (DIN EN ISO 6507-1) et Knoop (DIN EN ISO 4545-1) sont des méthodes d'essais de dureté essentielles pour ces produits de base. Les principales normes ASTM sont les normes ASTM E 10 (méthode Brinell), ASTM E 384 (méthodes Vickers et Knoop) et ASTM E 18 (méthode Rockwell). D'autres méthodes ou spécifications sont utilisées pour des domaines d'applications déterminés (par exemple, la norme européenne EN 2002-7 pour le domaine d'application de l'aéronautique et de l'aérospatiale).

L'essai dureté est un essai simple, rapide et fiable, qui est largement utilisé et dont le résultat peut être comparé à d'autres caractéristiques. Dans les produits longs, la trempabilité est souvent une caractéristique exigée. Elle est déterminée par la réalisation d'un profil de dureté sur une éprouvette cylindrique austénétisée et trempée (Essai Jominy; DIN EN ISO 642).
ZwickRoell propose des machines d'essai adaptées pour toutes les méthodes de l'essai de dureté et notamment l'appareil d'essai Jominy.

Le portefeuille produit ZwickRoell offre une large gamme d'appareils de dureté adaptée aux différentes méthodes d'essai. Les appareils de dureté ZwickRoell répondent aux différentes normes internationales et peuvent être étalonnés en accord avec leurs exigences. En tant que prestataire de service pour l'étalonnage des machines, ZwickRoell est accrédité COFRAC pour l'étalonnage de ces machines. 

Caractérisation de la dureté moyenne

Une des applications de la mesure de dureté est un estimation de la dureté moyenne sur les produits après laminage. Le laminage est un procédé thermo-mécanique qui détermine les géométries du produit, mais aussi ses propriétés mécaniques. Des mesures de dureté sous fortes charges permettent de moyenner l'effet de la structure, qui peut parfois être grossière. On utilise préférablement les méthodes Brinell ou Rockwell. Dans le cas des produits barres et fils, on utilise parfois des systèmes de mesure portables, pour des mesures directement sur le produit. Une autre méthode consiste à prélever un échantillon et à le préparer pour la mesure de dureté sur des moyens conventionnels.

Caractérisation de la micro-structure par des essais de dureté

Un autre aspect de la mesure de dureté est la caractérisation de la micro structure par une mesure locale sur chaque constituant. De par la taille du constituant, des appareils de dureté avec de faibles forces sont utilisés. Typiquement, des appareils de micro-dureté, avec des charges et des tailles d'empreintes adaptées sont utilisés dans ces applications. 

Essais de fatigue

L'utilisation des produits longs dans l'industrie du transport ou de l'énergie implique des exigences en terme de sécurité sur les demi-produits ou les pièces issues de ces produits. Notamment, les propriétés de fatigue ont un impact direct sur le choix du matériau ou le design de la pièce. Celles-ci sont déterminées le plus souvent par essais cycliques sur éprouvettes en traction/compression. ZwickRoell propose des machines d'essai par entrainement électromagnétique (Vibrophore) jusqu'à 600 kN en standard. Côté servo-hydraulique, la plus grosse machine mise en service a une capacité de 5000 kN.

  • Machines servo-hydrauliques robustes et éprouvées
  • Machines à résonance de dernière génération
  • Mors et systèmes d'amarrage adaptés pour chaque test
  • Technologies et pilotages développés par ZwickRoell

 

Essai de fatigue sous sollicitation de torsion

Dans certaines applications, le mode principal de sollicitation est la torsion. Pour les essais statiques, ZwickRoell propose des solutions adaptables sur les machines conventionnelles, pour appliquer un couple sur l'échantillon et déterminer ainsi ses caractéristiques. On peut aussi, en fonction de l'application, ajouter un ou plusieurs axes de chargement. Dans le cas des essais de fatigue en torsion alternée, des fréquences jusqu'à 200 Hz peuvent être obtenues sur un vibrophore, équipé d'un montage dédié. Travailler avec ce type de machine permet d'être à la fois rapide, mais aussi économique, grâce au faible coût d'exploitation de ces machines. Les principaux avantages sont:

  • Outillages et amarrages spécifiques
  • Essai rapide
  • Haute efficacité énergétique
  • Faible niveau de maintenance

 

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