Brevet FR2346709A1 — publié le 19771028

La présente invention se rapporte à la recherche des propriétés physiques des matériaux et concerne plus précisément un appareil pour essais des matériaux, notamment pour essais de corrosion sur éprouvettes soumises à la traction ou à la.flexion. On connaît dans la technique des appareils permettant de réaliser des essais de traction ou des essais de flexion sur des éprouvettes placées dans un milieu corrosif. Généralement, ces appareils sont conçus pour réaliser soit des essais de traction, soit des essais de flexion et omportent des dispositifs de mise en charge lourds et encombrants. La présente invention a pour out de permettre la réalisation, au moyen d'un même appareil, soit des essais de traction, soit des essais de flexion, avec ou sans la présence d'un milieu corrosif et ceci avec un seul dispositif de mise en charge. Ce but est atteint selon l'invention par un appareil qui comprend essentiellement, outre un dispositif de mise en charge de l'éprouvette en essai et, éventuellement, divers éléments accessoires permettant de créer un milieu corrosif autour ae l'éprouvette, un ensemble de trois dispositifs d'accrochage de l'éprou- vette : un premier dispositif d'accrochage d'une extrémité d'une éprouvette à essayer sous contrainte de traction, un deuxième dispositif d'accrochage d'une extrémité d'une éprouvette à essayer sous contrainte de flexion et un troisième dispositif commun d'accrochage de l'autre extrémité de l'éprouvette d'essai, ce dernier dispositif coopérant avec l'un ou l'autre des deux premiers dispositifs d'accrochage et applquant à l'éprouvette l'action du dispositif de mise en charge. krsl, , un urique appa- reil selon lÎiventon permet de réaliser des essais sur des éprouvettes aussi bien en traction qu'en flexion. De préférence, l'appareil comprend un support en forme de potence qui porte les deux premiers dispositifs d1accrochage, le premier dispositif étant monté à ltextrémité du bras de la potence et le deuxième dispositif sensiD ement au milieu du montant de celle-ci, tandis que le troisième dispositif est situé au voisinage du pied de la potence. Ce dernier dispositif est avantageusement relié par un levier au dispositif de mise en charge, lequel assure ainsi l'application d'une contrainte soit de traction, soit de flexion à l'éprouvette utilisée pour les essais. Une telle structure procure à l'appareil un encombrement réduit et une grande compacité, de sorte qu'un tel appareil pourra aisément offrir un faible poids et constituer un ensemble robuste, autonome et portable, d'utilisation commode et fiable. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre comment l'invention peut être mise en oeuvre. La figure 1 représente une vue en perspective de l'appareil d'essai, dont certains éléments ont été ôtés. La figure 2 représente les dispositifs d'accrochage des éprouvettes, dont l'un est montré en coupe. La figure 3 représente en coupe partielle le dispositif de mise en charge. La figure 4 représente une partie de l'objet de la figure 3 suivant la flèche F. La figure 5 représente une éprouvette pour essai en traction montée sur l'appareil. La figure 5 représente une éprouvette pour essai en flexion montée sur l'appareil. a figure 7 représente une partie de l'objet de la figure 6 suivant la flèche F1. Comme indiqué sur la figure 1, l'appareil d'essai 1 comprend une potence 2 et un dispositif de mise en charge 11 comportant un support de ressort 3, ce dernier et la potence 2 étant montés par des moyens classiques (non représentés) sur une plaque de base 4. Selon une variante et dans le but d'augmenter la rigidité générale de la structure de l'appareil, la potence 2 et le support de ressort 3 peuvent être rendus solidaires dès leur fabrication, par exemple par moulage ou coulage avec la plaque de Dase 4, l'ensemble potence, support de ressort et plaque de base formant ainsi une structure ou biti monobloc. La potence 2, dont la forme générale en élévation est celle d'un U à branches inégales, offre un bras 5 et un montant Sa. Le bras 5 est percé d'un trou garni d'une bague de guidage 6 permettant le montage d'un premier dispositif a'accrocriage 17 (figure 2) destiné à la fixation d'une éprouvette pour essais de traction. Le montant 5a comporte, pratiqué sensiblement dans sa partie médiane, un logement qui reçoit un deuxième dispositif d'accrochage 7 permettant de fixer une éprouvette pour essais de flexion. Dans le pied 8 de la potence 2 est prévu un évidemen 9 de section rectangulaire qui permet le passage et le guidage d'un levier 10 assurant la liaison mécanique entre le aisDosirif de mise en charge ll et les éprouvettes d'essai, lesquelles sont reliées à une extrémité dudit levier par un troisième dispositif d'accrochage 27 (figure 2). Comme on le verra plus en détail par la suite, les éprouvettes d'essai en traction 36 sont montées entre le premier dispositif d'accrochage 17 et le troisième dispositif d'accrochage 27 (figure 5i, selon un axe de référence 12 sensiblement parallèle au montant Sa de la potence 2. Les éprouvettes d'essai en flexion 44 sont pour leur part montées entre le deuxième dispositif d'accrochage 7 et le troisième dispositif d'accrochage 27 (figure 6), ce dernier servant ainsi à l'accrochage de l'un ou l'autre type d'éprouvettes. Le premier dispositif d'accrochage 17 des éprouvettes d'essai en traction, situé à la partie supérieure 5-de la potence 2 (figure 2), est réglable en position par rapport à celle-ci de manière à permettre l'ajustement de l'effort de traction appliqué à l'éprouvette. Il comporte à cet effet une broche centrale 18, filetée sur une certaine longueur et coulissant par ailleurs à l'intérieur de la bague 6. Cette broche est alignée avec l'axe 12 desdites éprouvettes. Du côté coulissant de la broche 18, un élément cylindrique 19, terminé par une rotule l9a, est vissé en bout de ladite broche. Autour de cette rotule est montée une pièce 20 évidée intérieurement pour permettre son débattement, sur laquelle est vissé un élément 21 permettant l'accrochage rapide de l'éprouvette.L'élément 21 comporte pour la fixation de l'éprou- vette d'essai un premier évidement semi-cylindrique 21a dans lequel vient se loger le tenon de ladite éprouvette et un deuxième évidement semi-cylindrique 21b servant de guidage à la tige de l'éprou- vette. Sur la longueur filetée de la broche 18 qui émerge du bras 5, une rondelle 22 permet de dégager un écrou de blocage 23 de l'embase 24a appartenant à une pièce d'appui 24 amovible. L & pièce 24, évidée intérieurement selon une surfacé cylindrique, comporte latéralement deux ajourages 24b et 24c permettant la manoeuvre et le serrage de l'écrou de blocage 23. Sur la partie supérieure 24d de la pièce d'appui 24 est placé un capteur d'ef- forts 25, par exemple du type à jauges. Ce capteur est mis en charge par l'intermédiaire d'un écrou de transmission d'efforts 26. Le deuxième dispositif d'accrochage 7, destiné à la fixation d'une éprouvette pour les essais de flexion, comporte deux coquilles symétriques 7a et 7b (figure-l) logées dans la potence. Ces coquilles amovibles reproduisent en section interne la forme extérieure rectangulaire d'une extrémité de l'éprouvette d'essai et coopèrent avec un dispositif de blocage, par exemple avec une vis 7c, pour maintenir en position par encastrement ladite éprouvette. Le troisième dispositif d'aecroehage des éprouvettes,situé vers la partie inférieure 8 de la potence 2 et relié à une extrémité du levier 10,comprend essentiellement une chape 27 oui est articulée au levier 10 autour d'une rotule 28 et comporte un filetage 27a pour la fixation de l'éprouvette de flexion ou de traction. Le dispositif de mise en charge 11 des éprouvettes, représenté sur la figure 3, comprend un support 3, une tige centrale 29 filetée partiellement et coulissant à l'intérieur dune bague 30 interne au support 3, un ressort 31 guidé et mis en charge par une pièce 32 et un écrou 53 permettant le réglage de la compression dudit ressort. Le ressort 31 comprimé transmet son effort à la tige 29 en prenant appui d'une part à l'intérieur d'une gorge Sa ménagée dans le support 3 et, d'autre part, sous la couronne 32a de la pièce de guidage 32. La liaison du levier 10 et de la tige centrale de comma, de 29 est assurée, selon les figures 3 et 4, par un. petit axe flottant 34 se déplaçant à l'intérieur d'une ouverture oblongue 10a réalisée sur les deux branches lOb et 10c de la fourche par laquelle le levier 10 se termine. L'axe 34, qui est maintenu en place par deux goupilles 34a et 34b, permet, en coopération avec les ouvertures loua, le déplacement du levier 10 et de la tige de commande 29 à l'intérieur d'un évidement 3b ménagé à l'intérieur du support 3.Dans ses déplacements, le levier 10 pivote autour d'une articulation 13 aisposée dans l'évidement 9 du pied de la potence 2 et composée d'un tourillon 13a fixé au levier 10 et pivotant dans des bagues 13b instréetdans le pied 8 de la potence. Le ressort de mise en charge 31 peut avoir différentes dimensions et être réalisé en des matériaux différents selon la valeur de la charge à obtenir. La gorge 3a ainsi que les surfaces de guidage 3c et 32b des pièces 3 et 32 pourront être facilement adaptées au ressort particulierttilisé sans sortir au cadre de l'invention. Comme indiqué par la figure 5, un agencement 35 peut Autre disposé entre la chape inférieure 27 et la pièce à accrochage rapide 21. Cet agencement, destiné à permettre des essais ae corrosion sur une éprouvette 36 en traction, comprend une chambre d'essai étanche 37 dans laquelle un fluiae corrosif est acheminé ou renouvelé grâce à deux canalisations 37a et 37b reliées à un ensemble d'alimentation 16 qui est placé sur la plaque ae base 4 (figure 1) et comprend un réservoir et une pompe (non représentés), de type classique et connu, permettant l'approvisionnement et la circulation de la solution corrosive autour de l'éprouvette 36.La figure 5 montre de plus que, en vue de faciliter la fixation de ltéprouvette, celle-ci est reliée non pas directement aux dispositifs d'accrochage, mais par l'intermédiaire d'un élément à tenon 38 qui s' accroche dans la pièce 21 et d'un élément 39 qui se visse dans la chape 27, l'éprouvette étant vissée par ses extrémités respectivement aux éléments 38 et 39. Dans le cas d'une éprouvette pour essais en flexion 44, on pourra également utiliser une chambre d'essai 45 (figure 6) reliée à l'ensemble a'alimentation 16 par deux canalisations 45a et 45b (figure 7). Si l'on désire faire des essais de traction ou ae flexion pure, il suffit ae ne pas munir l1éprouvette utilisée d'une chambre d'essai en corrosion 37 ou 45. Les figures 6 et 7 montrent comment une éprouvette de flexion 44, encastrée par une extrémité dans le deuxième dispositif d'accrochage 7, est reliée au troisième dispositif d'accrochage constitué par la chape 27. Un ensemble ae liaison 41 est utilisé, qui comprend un étrier 42 vissé dans la chape 27 et relié par une articulation 42a à un deuxième étrier 43 dans lequel est fixée rigidement l'autre extrémité ae l'éprouvette 44. Cette dernière est disposée perpendiculairement à l'axe de référence 12 suivant lequel agit l'effort transmis à l'éprouvette par le levier 10. Pour mettre en oeuvre l'appareil selon l'invention, il convient de procéder de la manière indiquée ci-après. Dans le cas d'un essai en Wract on, après réglage ap proximal~= du ressort de charge 31 et déblocage de l'écrou 23 sur la rondelle 22 (figure 2), l'éprouvette de traction est accrochée. Le vissage de l'écrou 26 permet alors ae solliciter le ressort 31 qui transmet ainsi progressivement un effort de traction à l'éprou- vette. Durant cette période ae réglage, 11 opérateur centrale en permanence la valeur de la charge appliquée grâce au capteur d'efforts 25. De ce fait, dès que l'effort de traction désiré est obtenu, il suffit de bloquer l'écrou 23 pour maintenir ledit effort constant. Les éléments d'application de la charge 24 et 26 ainsi que le capteur 25 peuvent ainsi être réutilisés immédiatement sur un autre appareil.On observera que, lors de cette opération ae mise en charge, il y a alignement automatique, grâce aux parties montées sur rotule (repères 20 et 27, de l'axe de l'éprouvette suivant l'axe de référence 12. Dans ces conditions, un détecteur de déplacement 40 placé dans l'alignement de cet axe de référence et relié à un appareil enregistreur classique (non représenté) suivra avec précision toutes les déformations de l'éprouvette au cours des essais. La mise en charge d'une éprouvette 44 pour un essai de flexion est réalisée d'une manière analogue. Pour ce type d'essai, il suffit en effet de placer les éléments de réglage 22, 24, 25 et 26 (figure 2) sur la tige centrale 29 du ressort 31. Dans tous les cas où la précision recherchée pour la valeur de la charge à appliquer n' est pas très grande, la mesure directe de l'écrasement du ressort, préalablement étalonné, permet un contrôle valable et rapide de ladite charge. Les déformations de ltéprouvette pourront, comme dans le cas précédent, être suivies en cours d'essai grâce au détecteur 40. L'appareil d'essai selon l'invention permet donc d'effectuer, avec un seul dispositif de mise en charge, des essais de flexion et de traction sur des éprouvettes fissurées ou non, placées ou non dans un milieu corrosif. Les matériaux emplcyés pour la construction de l'appareil sont de préférence choisis parmi les aciers et alliages d'aluminium ; les bagues 13b de l'articulation du levier iO sont réalisées de préférence en un acier à haute résistance au matage pour assurer un fonctionnement sans jeu en service. Les bagues 6 et 30 (figure 1 et 3) peuvent être réalisées en une matière plastomère, par exemple en polytétrafluoréthylène (matière connue sous la marque Téflon). Le nombre réduit de pièces entrant dans la structure, notamment l'utilisation d'une pièce commune (chape 27 pour l'accrochage d'une extrémité d'une éprouvette à'essai en traction ou d'une éprouvette d'essai en flexion, permet d'obtenir un appareil de faible encombrement, autonome et portable. Celui-ci peut être dote d'un compteur de temps 14, de type connu, placé de préférence, comme l'ensemble 16 d'alimentation en agent corrosif, entre la potence 2 et le dispositif de mise en charge 11, au-dessus dudit ensemble ló. Le compteur 14, relié par des fils (non représentés) à un interrupteur 15 commandé par le bras de levier 10, permet de déterminer exactement la durée d'un essai. Un capotage peut également être prévu ae manière à ne laisser apparent que le dispositif d'essai en place et les appareils ae mesure, par exemple le compteur de temps ou les instruments permettant l'enregistrement et la lecture des déplacements (capteurs). REVENDICATIONS 1.- Appareil destiné aux essais de matériaux, sous forme d'éprouvettes, soumis à une contrainte mécanique et éventuellement en outre à l'action d'un agent eorrosif, comprenant un aispositif ------ de mise en charge mécanique d'une éprouvette ainsi que divers éléments permettant de créer un milieu corrosif autour de ltéprousette en en essai, caractérisé par le fait qu'il comporte un premier dispositif d'accrochage à'une extrémité d'une éprouvette d'essai sous contrainte de traction, un deuxième dispositif d'accrochage d'une extrémité d'une éprouvette d'essai sous contrainte de flexion, chacun de ces dispositifs a'accrochage coopérant avec un troisième dispositif d'accrochage de l'autre extrémité de l'éprouvette d'essai, tandis que ce dernier dispositif commun transmet à l'éprouvette l'action du dispositif ----------- de mise en charge. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un support en forme de potence, le premier dispositif d'accrochage étant monté à l'extrémité du bras de la potence et le deuxième dispositif d'accrochage étant monté sensiblement au milieu du montant de la potence, tandis que le troisième dispositif d'accrochage est situé au voisinage du pied de la potence. 3.- Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le premier dispositif d'accrochage est réglable en position et permet d'ajuster l'effort de traction appliqué à l'éprouvette. 4.- Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le premier dispositif d'accrochage est constitué par une broche coulissante dont une partie non filetée traverse l'extrémité du bras de la potence et porte à son extrémité, par l'intermédiaire d'une rotule d'articulation, une pièce à accrochage rapide qui reçoit une extrémité ae l'éprouvette, tandis -que le reste de la broche,- fileté , reçoit un écrou de blocage et une rondelle de dégagement interposée/entre celui-ci et le bras de la potence. 5.- Appareil sélon la revendication 4, caractérisé par le- fait que la partie filetée de la broche reçoit en outre un ensemble d'éléments de réglage qui comprend une pièce d'appui évidée intérieurement et ajourée partiellement pour permettre la nanoeuvre de l'écrou de blocage, un capteur d'efforts placé sur ladite pièce d'appui et enregistrant la valeur ae l'effort, un écrou de transmission d'efforts coopérant avec ledit capteur et ladite pièce d'appui pour régler la valeur dudit effort. 6.- Appareil selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que l'élément à accrochage rapide comporte un premier évidement semi-cylindrique dans lequel vient se loger le tenon de l'éprouvette et un deuxième évidement semi-cylindrique permettant le guidage de la tige de ladite éprouvette. 7. - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le deuxième dispositif d'accrochage comprend deux coquilles symétriques et amovibles dont la section intérieure reproduit la forme extérieure d'une extrémité d'une éprouvette pour essais en flexion, lesdites coquilles coopérant avec un dispositif de blocage, tel qu'une vis, pour maintenir en position ladite éprouvette. 8.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le troisième dispositif d'accrochage est constitué par une chape reliée à une extrémité de l'éprou- vette et articulée par rotule à l'extrémité d'un levier, --------- l'autre extrémité de celui-ci étant reliée par articulation au dispositif de mise en charge. 9.- Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la chape possède un filetage permettant la fixation par vissage ae l'extrémité correspondante d'une éprouvette de traction ou de flexion. 10.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé par le fait qu t une éprouvette est fixée au premier ou au deuxième dispositif-d'accrochage par l'intermédiaire d'au moins une pièce de liaison. 11.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le dispositif ae mise en charge comprend un support pour un ressort dans lequel se déplace une tige centrale, filetée partiellement sur sa longueur, ladite tige étant reliée par un axe flottant au levier et comportant à sa partie supérieure un écrou de réglage mettant en compression ledit ressort par ltintermédiaire d'une pièce de guidage placée à l'intérieur dudit ressort. 12.- Appareil selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le dispositif de mise en charge est en outre muni d'un ensemble d'éléments de réglage tel que défini à la revendication 5. 13.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le/4ispossitif d'essai en trac étanche tion en milieu corrosif comprend une chambre/munie de deux canali- sations reliées à des éléments d'alimentation permettant la circulation de l'agent corrosif, ladite chambre entourant l'éprou- vette d'essai, laquelle est montée respectivement grâce à un élément à tenon et à un élément fileté au premier et au troisième dispositif d'accrochage. 14.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le dispositif d'essai en flexion en milieu corrosif comprend une chambre étanche traversée par l'éprouvette d'essai, ladite éprouvette étant encastrée d'une part directement sur le second dispositif d'accrochage et, d'autre part, sur un étrier, ledit étrier étant relié par une articulation à un deuxième étrier fixé au troisième dispositif d'accrochage.