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Essai des tôles minces

Les tôles minces constituent avec les films la dernière étape de la chaîne de fabrication des produits plats. Les tôles minces ont une épaisseur entre 0,35 et 3,0 mm; les films ont une épaisseur plus petite que 60 µm. Les tôles les plus minces couvrent la transition d'épaisseur. Les applications pour ces produits plats sont nombreuses et variées et donc très largement utilisés dans tous les secteurs industriels, et la gamme des essais particulièrement étendue. 

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Essais de traction avec détermination des valeurs r & n

Une bonne formabilité et une haute résistance sont souvent exigées des tôles minces. La norme internationale ISO 6892-1 de même que la norme américaine ASTM E 8 sont fréquemment utilisées pour la caractérisation des propriétés des matériaux en essai de traction.

Détermination de la valeur r & n

Les valeurs r & n sont fréquemment déterminées dans l'essai de traction, afin de caractériser la formabilité des métaux; la valeur n décrit l'écrouissage pendant la déformation plastique jusqu'à l'allongement uniformément réparti, La valeur r décrit l'anisotropie verticale. La valeur n est déterminée à partir des données de contrainte en traction et valeurs d'allongement, la variation de section de l'éprouvette de traction est également mesurée en essai pour la valeur r. La norme internationale ISO ISO 10113 de même que la norme américaine ASTM E 517 spécifient la détermination de la valeur r, l’ISO 10275 de même que l’ASTM E 646 spécifient la détermination de la valeur r. Le prélèvement de l'échantillon dans la tôle mince s'effectue dans un angle déterminé à la direction de laminage, afin de déterminer la valeur r conformément. La longueur calibrée est produite par fraisage ou découpe simultanée au traitement ultérieur, des bandes sont sciées dans les feuilles, des échantillons sont également découpés dans de nombreux cas; la forme de l'éprouvette dépend de la méthode d'essai prescrite par la norme. 

Fabrication des éprouvettes

Pour la fabrication des éprouvettes, ZwickRoell propose des appareils et machines adaptés aux épaisseurs de tôle. Pour la détermination des grandeurs caractéristiques de l'essai de traction, ZwickRoell propose un large choix de machines d'essai des matériaux statiques. Pour la mesure de l'allongement et de la variation de section, ZwickRoell propose un large choix d'extensomètres et capteurs de variation de section, qui pourront être choisis en fonction du besoin du client et conditions d'essai: par exemple, un extensomètre de type laser pour les tôles rigides.

Essais de dureté

Les essais de dureté sur tôles minces et tôles minces revêtues sont réalisés pour la définition de la dureté des couches superficielles de tôle et du revêtement. L'essai de dureté sert principalement au Contrôle Qualité du processus de laminage et revêtement. Pour permettre la mesure de couche dans une plage allant de quelques micromètres jusqu'à quelques dizaines de micromètres, les principales méthodes d'essais de dureté utilisées sont les méthodes avec petites profondeurs de pénétration restantes. 

Les petites profondeurs de pénétration pourront être obtenues sous application des plus petites forces d'essais avec les méthodes d'essais de dureté selon les échelles de dureté Vickers (DIN EN ISO 6507-1), Rockwell (DIN EN ISO 6508-1) et Rockwell Superficiel de même que selon Brinell (DIN EN ISO 6506-1). Pour les couches minces, l'usage de la méthode d'essais de dureté selon Martens connaît un fort développement. A cause de la mesure précise de la courbe de force-pénétration, cette méthode d'essais de dureté est également appelée essai de pénétration instrumenté (IIT, en abrégé). La profondeur de pénétration d'une empreinte restante ne doit pas excéder ici 10 % de l'épaisseur de tôle ou de l'épaisseur de couche disponible; le cas échéant, l'influence du support ou du substrat ne serait plus négligeable. Avec une résolution de l'ordre du micromètre, l'essai de pénétration instrumenté permet la mesure de petites empreintes et/ou profondeurs de pénétration avec une précision plus élevée garantissant ainsi une mesure reproductible et sûre des valeurs de dureté.

Les tôles minces sont fréquemment découpées sur mesure et soudées à d'autres qualités de tôle (tailored blanks), par exemple, selon un soudage à la molette (DIN EN ISO 4063). Le Contrôle Qualité des soudures se pratique lui aussi avec des méthodes d'essais de dureté. Les principales méthodes d'essais de dureté utilisées ici sont les méthodes de dureté micro selon Vickers et Knoop, mais aussi selon Martens (DIN EN ISO 6507-1, DIN EN ISO 4545-1, DIN EN ISO 14577-1) sur micro-section ou surface de la soudure et son environnement immédiat. Les appareils, destinés à cette méthode, garantissent une définition précise des positions pour les essais simples ou multiples

Essais de formabilité

De bonnes propriétés de formabilité sont très demandées pour les tôles minces. Les procédés de formage typiques tels que l'emboutissage et l’étirage sont caractérisés ou vérifiés dans des méthodes d'essais normalisés. Pour vérifier les propriétés demandées, ZwickRoell utilise des machines d’essai d'emboutissage de type BUP et propose des machines d'essai avec forces d'étirage jusqu'à 1 000 kN.

Les courbes limites de formage consistent à déterminer la déformation qu'un matériau peut supporter sans rupture; les allongements limite ainsi déterminés ne devront pas être dépassés dans les procédés de mise en forme. Pour la technologie de mesure optique nécessaire à l'enregistrement des allongements pendant le processus d'étirage, ZwickRoell travaille en partenariat avec un réseau d'entreprises hautement qualifiées.

Essais de traction très haute vitesse

Le comportement des matériaux avec fort taux d'allongement est décisif pour les applications dans l'industrie automobile. En cas d'accident, de hautes vitesses sont approchées à déformation du matériau; ces données devront impérativement être prises en compte pour la conception de l'automobile. Les grandeurs caractéristiques nécessaires à l’essai de traction haute vitesse sont déterminées sur des machines d’essai haute vitesse ZwickRoell de la série HTM. Ces machines d'essais servo-hydrauliques approchent les éprouvettes à des vitesses d'extraction de 20 m/s pour des forces allant jusqu'à 160 kN.

Essais Draw-Bead

Cet essai a pour objectif de déterminer le coefficient de frottement entre tôles d'acier et outil d'étirage, et de définir ainsi le lubrifiant idéal pour cette opération de transformation. Le Draw-Bead-Test permet d'éviter les fissures et craquelures, et d'assurer ainsi un procédé d'emboutissage optimal. Le dispositif Draw-Bead peut être aisément monté dans une machine d'essai standard.

Pour cet essai, une feuille de tôle avec les dimensions typiques (300 mm x 30 mm x 2 mm) est contrainte dans la mâchoire supérieure dans l'axe de la machine d'essais; le dispositif Draw-Bead est raccordé. Pour terminer, le dispositif Draw-Bead- étire la feuille de tôle. Cette procédure peut être reproduite automatiquement. Le nombre de répétitions est réglable. C'est la force de serrage avec régulation numérique du Draw-Bead qui assure la fiabilité et reproductibilité des valeurs mesurées. Le poinçon de l'outil peut être aisément remplacé, pour couvrir les spécifications d'essais les plus diverses

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