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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

Essais de traction Essais de dureté ESSAIS DE FATIGUE ET DE MECANIQUE DE LA RUPTURE Brochutre Matériaux métalliques

Essais de traction sur barres et fils

Les essais de traction sur barres et baguettes sont principalement réalisés selon des normes reconnues sur le plan international et très largement diffusées ISO 6892-1 et ASTM E 8 . La norme ISO 6892-1 est également une norme européenne (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 2 500 kN. ZwickRoell a développé pour ce faire des systèmes spécifiques clients jusqu'à 5 000 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.

Depuis 2009, les normes 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.

Solutions d’essais pour essai de traction sur barres et baguettes

Lors des essais de traction sur des barres et baguettes, les forces de traction requises atteignent rapidement des valeurs supérieures à 2500 kN. ZwickRoell a développé pour ce faire des systèmes spécifiques clients jusqu'à 5 000 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.

Les mâchoires hydrauliques à fermeture parallèle de la société ZwickRoell sont le garant d'un serrage parfait et 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 d’après norme s’effectue avec des extensomètres à contact ou optiques (sans contact). Le makroXtens est un extensomètre à contact robuste et éprouvé pour les essais sur barres et baguettes. Grâce à sa conception mécanique, il allie une haute résolution et une grande précision à une très grande robustesse. Grâce à sa conception mécanique très robuste, la mesure de la déformation peut être réalisée jusqu’à la rupture de l’éprouvette.. La détermination de l'allongement à la rupture est ainsi possible automatiquement, sans traçage fastidieux de l'éprouvette ni mesure manuelle après collecte des résidus de l’éprouvette.

Le laserXtens est une solution innovante pour la mesure de la déformation jusqu’à la rupture, satisfaisant les différentes normes d'essais ou d'étalonnage (ISO 6892-1, ASTM E 8 de même que ISO 9513 et ASTM E 83) pour barres et baguettes. Le laserXtens ne nécessite aucun marquage préalable de l'éprouvette; il utilise le motif créé par l'interaction du laser avec la surface. Cette mesure peut aussi être réalisée sur des surfaces calaminées.

Produits adaptés aux essais de traction

Essai de dureté sur barres et fils

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. D'autres spécifications, comme par exemple la norme EN 2002-7 pour l'industrie aérospatiale, existent dans certains secteurs.

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, EN ISO 642).

Essais de dureté pour l’essai des barres et baguettes

ZwickRoell propose des machines d’essais de dureté adaptées à toutes les méthodes de l'essai de dureté et notamment l'appareil d'essai Jominy.

Le portefeuille de produits ZwickRoell offre une large gamme de machines et appareils d’essais de dureté adaptée aux différentes méthodes d'essai. Les machines et appareils d’essais 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.

L’estimation de la dureté moyenne sur les produits après laminage est une des applications de la mesure de dureté. 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.

La caractérisation de la micro structure par une mesure locale sur chaque constituant.est un autre aspect de la mesure de dureté. 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.

Produits adaptés à l’essai de dureté

Essais de fatigue et essais de mécanique de la rupture sur barres et baguettes

Essai de fatigue / essai Wöhler
DIN 50100
vers Essai de fatigue / essai Wöhler
Essais Low Cycle Fatigue (LCF)
ISO 12106, ASTM E606
vers Essais Low Cycle Fatigue (LCF)
Mécanique de la rupture: Croissance des fissures de fatigue da/dN et valeur seuil
ASTM E647
Plage I et II de la courbe de croissance des fissures
vers Mécanique de la rupture: Croissance des fissures de fatigue da/dN et valeur seuil
Mécanique de la rupture: facteur d’intensité de contrainte critique K1C
ASTM E399
Plage III de la courbe de croissance des fissures
vers Mécanique de la rupture: facteur d’intensité de contrainte critique K1C

Essais de fatigue sur barres et fils

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. Celles-ci sont déterminées le plus souvent par essais cycliques sur éprouvettes en traction/compression.

  • 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

Essais de fatigue sur barres et fils sous chargement 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.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

 

Produits adaptés aux essais de fatigue

Autres essais pour barres et profilés

Charpy Essai de flexion par choc sur éprouvettes entaillées Matériaux métalliques
ISO 148-1
vers Charpy Essai de flexion par choc sur éprouvettes entaillées Matériaux métalliques
Charpy Essai de flexion par choc sur éprouvettes entaillées Matériaux métalliques
ASTM E23
vers Charpy Essai de flexion par choc sur éprouvettes entaillées Matériaux métalliques

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