Brevet FR2337337A1 — publié le 19770729

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux machines d'essai de fatigue à la flexion rotative et elle vise plus particulièrement, bien que non exclusivement, une machine de ce genre propre à tester des fils à profil-circulaire de faible section. Les machines connues utilisent généralement des éprouvettes usinées en forme de cylindres de 5 à 7 mm de diamètre. Chaque éprouvette est pourvue en son centre d'une partie à diamètre réduit. Ces éprouvettes sont dénommées dans la technique considérée éprouvette tes toroidales" bien qu'elles nuaient aucunement la forme d'un tore. Les machines d'essai connues présentent deux inconvénients principaux - Etant donne la forme de ltéprouvette, il n'est pas possible d'effectuer des essais sur des fils ou tiges à profil circulaire de faible section. Dans le même ordre d'idées, les éprouvettes étant entièrement usinées, la limite d'endurance déterminée par l'essai rend compte de la tenue intrinsèque du matériau, mais son état de surface naturel, en particulier lorsqu'il s'agit d'un fil, n'intervienS pas dans ces conditions. I1 est bien évident que ceci constitue une grave lacune puisqu'on se contente d'un essai du me- tal destiné à la fabrication d'un fil dont la rugosité de surface et I'opération de filage modifient profondément la résistance réelle. - L'éprouvette est serrée directement au moyen de pinces telles que celles utilisées dans les tours automatiques, si bien que la corrosivité de contact entre ces pinces et l'eprouvette entraîne dans presque tous les cas la rupture prématurée de celle-ci au niveau de l'une ou l'autre pince. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à ces inconvénients-et à permettre la réalisation d'une machine d'essai de fatigue à la flexion rotative qui réponde particulièrement bien aux divers desiderata de la pratique. La machine suivant l'invention est agencée de manière que l'une des poupées porte-pince soit montée déplaçable le long de son axe longitudinal afin qu'elle puisse effectuer une faible translation lorsque la charge de flexion est appliquée. En outre, la machine en question est organisée de manière que les pinces de serrage de ses poupées agissent sur des bagues collées aux extrémités de ltéprou- vette. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. 1 est une vue en élévation d'une machine suivant l'invention. Fig. 2 en est une coupe suivant II-II (fig. 1). Fig. 3 est une coupe transversale suivant III-III (fig. 1) montrant en particulier la manière dont se déplace la poupée considérée par rapport à son support. Fig. 4 illustre comment chacune des extrémités de l'éprou- vette est serrée par les pinces de la poupée correspondante. On a représenté en fig. 1 une machine suivant l'invention qui comprend principalement une table 1 sur laquelle sont disposés un support 2 et un bâti 3 auquel sont associées deux poupées 4, 5 et entre lesquelles on place une éprouvette 6 qui doit subir des essais de fatigue à la flexion rotative. La face inférieure de la table 1 est associée à un moteur électrique 7 à vitesse variable sur l'arbre de sortie 8 duquel est calée une poulie 9 qu'une courroie 10 entoure ainsi qu'une autre poulie il solidaire de l'une des extrémités d'un arbre 12 monté à rotation dans les ailes verticales du support 2 prévu en forme de U. Comme on le voit en fig. 2, l'arbre 12 tourillonne dans des roulements à billes 13, 14. La partie centrale de cet arbre porte une vis sans fin 15 qui engrène avec une roue creuse 16 portée par un arbre 17 auquel est associé un totalisateur de cycles (non représenté). Chacune des poupées 4, 5 est réalisée sous la forme de deux éléments tubulaires identiques, dont la-périphérie est solidaire de deux pivots 18, 19 orientés vers l'extérieur et en opposition suivant un même diamètre de l'élément considéré. On notera que chacune des ailes du bâti 3 prévu en forme de U sont découpées de manière à constituer d'une part deux joues 3a, 3b dans lesquelles les pivots 18, 19 de la poupée 4 sont montés à rotation au moyen de roulements à billes 20, et d'autre part de deux oreilles 3c, 3d de hauteur inférieure a celle des joues 3a, 3b. Comme montré en fig. 3, l'arête libre de chaque oreille 3c, 3d est creusée d'une gorge longitudinale 3e, 3f qui reçoit une rangée de billes 21 destinées à supporter le rebord inférieur des deux ailes d'un chariot 22 en forme de U renversé, ces ailes supportant à rotation les pivots 18-, 19 de la poupée 5 par l'intermédiaire de roulements à billes 20. La face supérieure du chariot 22 est pour vue-d'au moins une rainure longitudinale. Sur le dessin on prévu deux rainures 22a, 22b dans chacune desquelles est disposée une rangée de billes 23 qui soutiennent une plaque horizontale 24. Cette plaque est appliquée contre la rangée de billes 23 au moyen d'un étrier 25 solidaire du bâti 3 et d'une vis pression 26 engagée dans le voile transversal de cet étrier. A l'intérieur de chacune des poupées 4, 5 est montée à rotation par l'intermédiaire de roulements 27, 28 une broche creuse 29 dans laquelle est disposée une pince élastique de serrage 30 (fig. 4), l'actionnement des mors divergents de cette pince étant réalisé à la manière connue au moyen d'un écrou 31 monté sur l'extrémité filetée 29a de la broche 29. La partie arrière de la broche 29 de la poupée 4 est reliée à l'extrémité correspondante de l'arbre 12 par un flexible 32 (fig. 2). Chacune des poupées 4, 5 est encore pourvue de doigts horizontaux 33, 34 respectivement 35, 36 arientés vers l'extérieur et auxquels sont suspendues des biellettes verticales 37 convenablement articulées à un levier horizontal 38 dont le centre est pourvu d'une tige verticale 39 qui comporte à son extrémité inférieure un plateau 40. La tige 39 est guidée dans un trou d'une patte 41 solidaire d'un montant 42 fixé à la table 1. En dessous du plateau 40, ce montant 42 supporte à rotation un axe 43 sur lequel est calée une came 44 dont la position angulaire est déterminée en actionnant un levier 45 solidaire de l'axe 43. Le doigt d'actionnement 46 d'un micro-interrupteur 47, fixé au montant 42, se trouve disposé en dessous du plateau 40. Le fonctionnement général découle des explications qui précèdent On commence par associer par collage chacune des extrémités de l'éprouvette 6 à l'alésage d'une bague tubulaire 48 dont le diamètre extérieur est choisi de manière que chaque pince 30 puisse serrer ladite bague entre ses mors lorsque l'on visse l'écrou 31 sur la broche 29 correspondante. Le diamètre intérieur de la bague 48 est choisi de façon qu'un bourrelet de colle puisse se former entre la périphérie de ltéprouvette et la face intérieure de l'alésage de cette bague. De plus, le débouché de cet alésage du côté du milieu de cette éprouvette est pourvu d'un chanfrein à 450 qui constitue le moyen de remplacer le congé de raccordement d'une éprouvette usuelle avec ses talons. On utilise préférablement une colle à caractéristiques mécaniques élevées telle que celle vendue dans le commerce sous la dénomination "LOCTITE 307". Le point d'inflammation de ce produit étant relativement bas (environ 1500 C) il est particulièrement facile d'extraire les bagues 48 des deux parties d'une éprouvette brisée pour ré-utiliser ces bagues sur une autre éprouvette. La came 44 est ensuite amenée en contact avec le plateau 40 de telle manière que les axes longitudinaux des deux poupées 4, 5 restent dans le prolongement de celui de l'éprouvette 6, c'est-à-dire qu'ilsdemeurent horizontaux. Le plateau 40 est ensuite chargé au moyen de poids 49 présentant la forme de rondelles fendues, Le nombre de ces poids est déterminé en fonction de la contrainte de flexion qu'on désire appliquer à l'éprouvette 6. On provoque alors la rotation de l'éprouvette en alimentant le moteur 7. Une fois la vitesse désirée atteinte, on manoeuvre le levier 45 pour que la came 44 dégage le plateau 40. Les poids 49 provoquent l'abaissement du levier 38 qui agit, par l'intermédiaire des biellettes 37, sur les poupées 4, 5 pour les incliner vers le bas en direction l'une de l'autre si bien que l'éprouvette 6 se trouvant en rotation subit une contrainte de flexion. En même temps, le chariot 22 se déplace très légèrement en direction de la poupée 4 pour compenser la flexion de l!éprouvette 6. Lorsque le point de rupture de celle-ci est atteint, elle se brise et le plateau 40 tombe par gravité sur la came 44 en commandant le fonctionnement du micro-interrupteur 47 qui coupe l'alimentation du moteur 7.On pourrait prévoir d'équiper la machine d'un circuit d'arrosage continu de l'éprouvette permettant d'effectuer les essais dans des milieux corrosifs ou autres. On a ainsi réalisé une machine d'essai de fatigue à la flexion rotative susceptible d'être utilisée pour des fils de faible section qui sont sollicités cycliquement, tels que ceux employés pour la confection de ressorts. La machine suivant l'invention est aussi particulièrement bien adaptée à l'étude des effets de surface (stries de filage, rugosités, sablage, grenaillage, décapage etc...). L'utilisation d'un moteur à vitesse variable permet d'atteindre progressivement le régime désiré de rotation. On évite ainsi la rupture de l'éprouvette par cisaillement qui ne manquerait pas de se produire si cette mise en rotation était brutale. Enfin, le serrage de l'éprouvette par l'intermédiaire des bagues élimine radicalement la corrosion de contact ainsi que l'élévation locale des contraintes lorsque l'éprouvette est immobilisée directement par des pinces de serrage. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Machine d'essai à la flexion rotative du genre comportant deux poupées montées chacune oscillantes par rapport à un axe horizontal transversal et auxquelles on applique une force propre à les orienter obliquement en direction du bas, caractérisée en ce que l'une des poupées est pourvue de moyens de se déplacer horizontalement en direction de l'autre. 2. Machine d'essai à la flexion rotative du genre comportant deux poupées mon-tées chacune oscillantes par rapport à un axe horizontal transversal et auxquelles on applique une force propre à les orienter obliquement en direction du bas, chaque poupée comportant une pince de serrage de l'éprouvette, caractérisée en ce que les extrémités de cette éprouvette sont chacune associées par collage à l'alésage de bagues qui sont elles-mêmes serrées par les pinces de chaque poupée. 3. Machine d'essai à la flexion rotat-ive, caractérisée par la combinaison des revendications 1 et 2. 4. Machine d'essai suivant l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisée en ce que les moyens permettant le déplacement horizontal d'une des poupées sont réalisés par l'intermédiaire d'un chariot portant cette poupée et qui se déplace parallèlement à l'axe géométrique de la machine sur des glissières appropriées. 5. Machine d'essai suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les glissières sont réalisées au moyen de rangées de billes, tandis que le chariot est appuyé sur ces rangées par une vis pression solidaire d'un étrier fixe et qui'prend appui sur une plaque reliée au chariot par l'intermédiaire d'au moins une rangée de billes. 6. Machine d'essai suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la force exercée sur chaque poupée s'effectue au moyen d'une charge appliquée directement au centre d'un fléau dont les extrémités sont associées à la manière connue à chacune des poupées. 7. Machine d'essai suivant la revendication 6, caractérisée en ce qu'on prévoit sur le bâti de la machine un dispositif de soulèvement éclipsable de la charge de manière que la mise en rotation de l'éprouvette s'effectue sous contrainte nulle. 8. Machine d'essai suivant la revendication 7, caractérisée en ce qu'après rupture de l'éprouvette, la charge actionne un micro interrupteur propre à arrêter le fonctionnement de la machine. 9. Machine d'essai suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moteur d'entralnement de l'éprouvette est prévu à vitesse variable.