Manipulation 2 essai de durté

HIDOURI A. Essai de dureté

Travaux Pratiques de Matériaux et Endommagement MI2 Page 6

Manipulation 2

ESSAI DE DURETE

I. But de la manipulation :

Mettre en évidence l’essai de dureté.

Savoir utiliser le duromètre afin de le réutiliser pendant les manipulations qui suivent.

Caractérisation d'un matériau à partir de l’essai de dureté.

Savoir utiliser le tableau des Conversions dureté HV, HB, HRC- Résistances à la traction Rm

II. Principe de la manipulation :La dureté caractérise la résistance d’un matériau à la pénétration d’un corps dur. Plusieurs essais ont

été mis au point, mais leur principe de base est identique. L’essai de dureté consiste à créer et exploiter

l’empreinte laissée sur une pièce par un pénétrateur soumis à un effort F. Il existe plusieurs standards d’essai

de dureté qui nécessitent la déclaration suivant quel standard la dureté est mesurée.

Les trois techniques les plus répandues sont ; la mesure selon Brinell, selon Vickers et selon

Rockwell. Ces essais se distinguent essentiellement par la forme géométrique du pénétrateur (Brinell : une

sphère ; Vickers : une pyramide de base quadratique avec angle d’ouverture de 136°, et Rockwell : type B :

une sphère, type C : un cône avec angle d’ouverture 120°) (voir tableau 1).

Tableau 1 : Différentes méthodes d’essai de dureté.



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C’est un moyen de contrôle non destructif très utilisé en contrôle final. Il est possible d’obtenir, à

partir du chiffre de dureté, une bonne approximation de la résistance à la traction (voir tableaux de

conversion). Ceci est surtout utile dès que l’échantillon du matériau en question est trop petit pour en faire

une éprouvette de traction, ou encore si on veut vérifier le succès d’un traitement thermique effectué sur une

pièce utilisée dans une construction.

III. Matériels à utiliser pendant la manipulation :

Dans cette manipulation, on va utiliser :

a) Des éprouvettes : qui seront de formes cylindriques de différents rayons (10, 15, 20, 25, 30 mm,…

mm) de différents métaux ayant pour hauteur au moins 15 mm pour qu’on puisse la maintenir par les doigts.

b) Des polisseuses : pour rendre les surfaces des échantillons propres et planes pour pouvoir les utiliser

sur le duromètre.

Dans notre laboratoire, on dispose de deux polisseuses de même marque (PRESI MECAPOL

P 260), mais une à un seul plateau et l'autre à deux plateaux.

Le polissage se fait par des disques abrasifs collés aux plateaux qui sont entraînés par des moteurs

électriques. Ce polissage se fait de l'ordre croissant de densité de

graines par mm2 jusqu'à obtenir des surfaces polies.

Pour refroidir la surface du disque, celle de l'éprouvette et pour

nettoyer les plateaux, on a prévu un robinet pour chaque plateau.

Le duromètre:

Présentation : on dispose au laboratoire d'un duromètre

électronique à affichage digital de marque (ernst et de type NR 3D. Il

est composé de :

Une unité de réglage de la charge (1) appliquée sur

l’échantillon,

Un support d’échantillons ou enclume (4),

Un volant permettant la montée ou la descente du support

d’échantillons (5),

Un système de maintien du pénétrateur (3),

Un levier (2) permettant d’appliquer la charge déjà choisie,

Un afficheur digital pour lecture de la dureté,

On se dispose également des accessoires à savoir : deuxFig. 1 Duromètre



échantillons étalons (de dureté HB et HRC), deux pénétrateurs (forme sphérique et conique), des supports

permettant de monter des pièces de surfaces planes ou même cylindriques (enclumes).

On dispose aussi d'un tableau de conversion de dureté (HB, HV, HRC)….

IV. Mesures :

Mettre le duromètre sous tension par la pression sur l’interrupteur situé derrière la tête de mesure,

Reposer la pièce correctement sur l’enclume la plus appropriée (la pièce et l(enclume doivent être très

propres car les mesures peuvent non correctes à causes des impuretés et de l’état de la surface)

Appliquer la précharge en amenant lentement et sans choc la pièce en contact avec le pénétrateur, en

manoeuvrant le volant 6 jusqu’à ce que le signal vert s’allume. Si on dépasse par hasard cette position,

un signal rouge s’allume, alors revenir en arrière avec le volant jusqu’au détachement du pénétrateur,

repositionner la pièce et recommencer la manipulation en suivant les explications ci-dessus.

Appliquer la charge en tournant le levier 3 jusqu’à la butée, en agissant en même temps sur les deux

poignées pour ne pas solliciter le bâti, ce qui peut pourrait influencer la mesure. Après quelques

secondes (5-8) enlever la charge en ramenant le levier 3 avec les mêmes précautions dans sa position

initiale.

Prendre directement la valeur de la dureté affichée sur le digit.

Tourner le volant 6 en arrière pour libérer la pièce. En enlevant celle-ci de l’enclume veiller à ne pas

heurter le diamant.

Pour modifier la charge, tourner le volant 1 jusqu’à faire coïncider le trait avec le milieu du trou

correspondant à la charge choisie. Fixer ce volant en insérant la cheville de blocage dans le trait

correspondant.

Pour changer le pénétrateur, il suffit de dévisser la vis de pression puis le laisser tomber dans la main et

monter le nouveau en vissant la même vis de pression. Ces pénétrateurs doivent être changés après une

cadence importante d’utilisations.

Ce type de duromètre peut être branché avec une imprimante par un câble RS232 pour imprimer les

résultats.

Ce duromètre doit être étalonné au début de semestre (par exemple) ou après une vérification avec les

pièces étalons livrées avec lui.

V. Déroulement de la manipulation :

Chaque sous groupe va disposer de trois types de métaux différents : les laiton, C45 et C38. Procéder à :

Bien polir les deux surfaces de chaque éprouvette;

Le bien nettoyer avec une solution d’alumine pour enlever les bavures des surfaces;



Bien nettoyer les enclumes;

Procéder, si nécessaire, à l'étalonnage du duromètre avec les échantillons étalons;

Mesurer pour une face plusieurs mesures et prendre la moyenne (se limiter à trois mesures pour cette

face) pour chaque métal avec les deux types de dureté.

Pour réussir un essai de dureté, l’étudiant doit tout d’abord vérifier la précision de la machine en

faisant l’essai de dureté sur un échantillon étalon adéquat ; c’est à dire qui convient au choix du type d’essai

(Brinell ou Rockwell). Etant donné que le choix du type de l’essai est celle de l’essai Rockwell, on doit donc

tester l’échantillon étalon de dureté HRC. Pour ce test et pour même les essais qui suivent, l’étudiant doit

respecter les consignes suivantes :

Choisir la charge correspondante à appliquer,

Tourner l’unité de réglage de charge jusqu’à avoir la valeur choisie,

Monter le pénétrateur de forme conique,

Placer l’échantillon étalon sur son support,

Tourner le levier C jusqu'à la butée, en agissant en même temps sur les deux poignées pour ne pas

solliciter le bâti. (voir manuel d'utilisation).

Régler à zéro valeur sur l'afficheur digital en suivant le manuel d'utilisation,

Patienter quelques secondes (6-8 secondes),

Lire la valeur de dureté sur le digit,

Pivoter le levier vers le haut,

Tourner le volant pour éliminer le contact entre échantillon et pénétrateur,

Refaire le même travail sur d’autres endroit afin de relever plusieurs valeurs (plus que 3 valeurs),

Calculer la valeur moyenne.

Calculer la différence entre la valeur moyenne mesurée avec la valeur indiquée sur l’échantillon

étalon. Cette différence est fait l’erreur de la machine.

Dans les essais qui suivent sur les échantillons en question, on doit prendre en compte de l’erreur de

la machine

Soit H l’erreur de la machine : mesuréeétalon HHH .

La dureté réelle sera donc égale à la somme de la dureté mesurée sur l’échantillon en question et l’erreur de

la machine : HHH mesuréeréelle .

VI. Résultats expérimentaux :

Dresser ces mesures dans un (ou des) tableau(x) comparatif(s).

VII. Conclusions



Travail demandé

On vous fournit trois échantillons différents (Laiton, C45, C38) , on vous demande de :

Bien polir les trois échantillons,

Mesurer la dureté de chaque échantillon selon les deux types de dureté (HB et HRC). Conclure.

S’il est possible, vérifier la correspondance entre les duretés HB et HRC. Sinon, peut on considérer vos

résultats comme base de données pour enrichir le tableau de correspondance donné en annexe.

Nettoyer et ranger tout le matériel.

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