Brevet FR2429426A1 — publié le 19800118

L'invention se situe dans le domaine de l'analyse dilatométrique d'échantillons métalliques et concerne plus précisément les moyens de refroidissement équipant le dilatomètre. Les caractéristiques mécaniques des métaux, des aciers notamment, dépendent d'un certain nombre de facteurs, dont les principaux sont la composition chimique et les traitements thermomécaniques subis. L'analyse dilatométrique, par mesure des variations de longueur de l'échantillon étudié, suivant ses divers états structuraux, permet de suivre les transformations au cours de cycles thermiques et d'en deduire les caracteristiques mécaniques finales de l'echantil- lon. Cependant, l'étude, par cette méthode, des transformations en refroidissement continu, est limite principalement du fait de l'inertie thermique des fours à des cycles relativement lents.Cette inertie interdit également une mise en température rapide de l'éprouvette lors d'essais isothermes, réduisant ainsi le champ d'application des dilatomètres classiques et notamment les possibilités d'etude d'aciers à faible trempabilité. On a déjà proposé des dilatométres équipés de systèmes de refroidissement constitués d'un tube en U, passant par un plan de symétrie de l'éprouvette et muni d'une pluralité d'orifices. Le tube est relié à une alimentation de gaz inerte vis- -vis de l'échantillon, de l'hélium généralement, et la disposition des orifices permet à l'éprouvette d'être refroidie sur toute sa longueur. Cependant, ces dispositifs ne permettent pas d'éviter totalement les gradients thermiques lors du refroidissement et introduisent de ce fait une limitation à la finesse de l'analyse dilatométrique. Le but de la présente invention est précisément de fournir un procédé et un dispositif perfectionnes de refroidissement, rendant possible la réalisation de traitements thermiques complexes et précis. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de refroidissement d'une éprouvette de dilatométrie, selon lequel on insuffle, par une pluralité d'orifices, un gaz inerte vis- -vis de l'éprouvette, les jets gazeux sortant des orifices etant indépendants, de débits identiques et répartis autour de l'éprouvette. De préférence, les débits des jets sont réglables en fonction de la morphologie de l'éprouvette et de la loi de refroidissement imposée. L'invention a également pour objet un dispositif de refroidissement d'une éprouvette de dilatométrie, constitué d'une plural-ité de tubes, en matériau résistant aux chocs thermiques, débouchant par des orifices situés au voisinage de l'éprouvette et répartis autour de cette dernière, reliés à des alimentations indépendantes en gaz inerte. De préférence, les alimentations des différents tubes se font par l'intermédiaire d'électrovannes et de robinets doseurs de manière à permettre le réglage des débits. Selon un mode d'exécution particulièrement avantageux du dispositif suivant l'invention, les tubes sont en nombre pair, disposés par paire sensiblement dans des plans de symetrie de l'éprouvette et de part et d'autre de cette dernière. De préférence les tubes appartenant à des paires différentes sont de longueurs inégales et les tubes appartenant à une même paire le sont aussi, de manière que la disposition des orifices autour de l'éprouvette soit sensiblement helicoldale. Comme on le comprend, les perfectionnements apportés par l'invention ont essentiellement pour effet d'obtenir un refroidissement rapide et homogène de l'éprouvette. Ceci est assuré par la répartition des jets autour de l'éprou- vette, associée à l'alimentation séparée des conduits de gaz qui permet de con trôler les chutes de pression entre les extrémités inférieure et superieure de l'éprouvette et donc d'obtenir des débits identiques. La rapidité du refroidissement a notamment pour avantage de rendre possible l'étude de certaines nuances d'acier peu trempants et de permettre la réalisation de cycles thermiques complexes pour simuler, par exemple, le comportement de portions de pieces massives ou faisant partie d'une installation industrielle. L'invention sera de toutes façons bien comprise au vu de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, en référence à la planche de dessin annexée sur laquelle la figure unique represente, vu en perspective, un mode de réalisation préferé du dispositif selon l'invention. Sur cette figure, on peut voir en 1 une éprouvette classique de dilatométrie, de forme cylindrique, maintenue entre deux poussoirs de silice 2 et 3 ; le poussoir inferieur 2 est solidaire d'un tube support, non represente pour ne pas surcharger la figure et le poussoir supérieur 3 d'un tube coulissant, également non représenté, servant à transmettre les dilatations de l'éprouvette à un capteur de déplacement. Un thermocouple 4, dont l'éprouvette constitue la soudure chaude, permet de vérifier que la température est bien celle prévue par le cycle thermique envisage. Le dispositif de refroidissement est constitue de six tubes ou buses en silice a a', b b', c c' disposés deux à deux symétriquement par rapport à l'éprouvette, c'est-à-dire à environ 1800 l'un de l'autre. Les tubes appartenant à deux paires voisines ont des plans de symétrie qui, de préférence, font un angle d'au moins 20 environ et aussi proche de 600 que le permet l'encombrement du tube support. Ces tubes sont de longueurs inégales, de manière à assurer une bonne répartition des jets sur la périphérie de l'éprouvette.Deux buses appartenant à une même paire a et a', b et b', c et c' peuvent avoir des longueurs sensiblement egales, mais il est préférable qu'elles soient aussi inegales de manière que les points d'impact des jets sur l'éprouvette soient disposés de façon hélicoidale. Les extrémités des tubes voisines de l'éprouvette sont coudées, comme on le voit sur la figure, afin de produire des jets obliques. Les ouvertures des buses sont situees à une distance suffisante de l'éprouvette pour nue pas être réchauffées au cours du cycle de chauffage de cette dernière et risquer d'en perturber ulterieurement le refroidissement. Chacune des buses est alimentée de façon indépendante en gaz neutre visà-vis de l'éprouvette, généralement de l'hélium, à l'aide d'une électrovanne et d'un robinet doseur. L'alimentation peut soit être contrôlée manuellement par l'expérimentateur, soit être réglée automatiquement de manière à suivre une loi de refroidissement prédéterminée ; dans ce cas, elle est asservie au signal fourni par le thermocouple 4. L'éprouvette considéree est de forme cylindrique, mais on aurait pu tout aussi bien disposer entre les poussoirs 2 et 3 une éprouvette de forme plus complexe, une éprouvette de traction notamment. Il est alors avantageux de prevoir des buses de refroidissement de longueurs telles que les jets de gaz inerte couvrent essentiellement la partie utile de l'éprouvette, entre les têtes, afin d'utiliser des éprouvettes globalement plus grandes. L'exemple suivant permettra de mieux mettre en évidence les résultats obtenus à l'aide du procéde et du dispositif selon l'invention. Une éprouvette de pyros, alliage Fe - Ni couramment employé en dilatométrie, est placée entre les poussoirs 2 et 3. Cette éprouvette mesure 2 mm de diamètre et 10 mm de hauteur. Elle subit tout d'abord un chauffage à 1000"C, à l'aide du four dont est équipé le dilatométre, par exemple un four à rayonnement classique, pendant un temps suffisant pour assurer lthomogenesation à coeur de la température. On effectue ensuite une trempe a 500"C en arrêtant le chauffage et en soufflant de l'hélium sous pression à l'aide des six buses a, b, c, a', b', c. On constate, d'après les indications du thermocouple et la dilatation globale, que la durée de mise en température de l'éprouvette est de 1 seconde environ. Il va de soi que l'invention ne saurait être limitée, dans sa portée, aux exemples décrits. En particulier, le nombre de buses d'alimentation, qui a été choisi égal à 6, n'est en fait limité que par les encombrements respectifs des tubes et du support de l'éprouvette et par la taille du four de chauffage. REVENDICATIONS 1. Procédé de refroidissement d'une éprouvette de dilatométrie, selon lequel on insuffle, par une pluralité d'orifices, un gaz inerte vis- -vis de l'éprouvette, caractérisé en ce que les jets gazeux sortant des orifices sont indépendants, de débits identiques et répartis autour de l'éprouvette. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les débits des jets sont réglables en fonction de la morphologie de l'éprouvette et de la loi de refroidissement imposée. 3. Dispositif de refroidissement d'une éprouvette de dilatomêtrie caractérisé en ce qu'il est constitue d'une pluralité de tubes, en matériau resistant aux chocs thermiques, débouchant par des orifices situés au voisinage de l'éprouvette et répartis autour de cette dernière, reliés à des alimentations indépendantes en gaz inerte vis-à-vis de l'éprouvette. 4. Dispositif selon la revendication 4 caractérise en ce que les alimentations des différents tubes se font par l'intermédiaire d'électrovannes et de robinets doseurs de manière à permettre les réglages des debits. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que les tubes sont en nombre pair. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les tubes sont disposes par paires sensiblement dans des plans de symétrie de l'éprouvette et de part et d'autre de cette dernière. 7. Dispostif selon la revendication 6 caractérise en ce que les tubes appartenant a des paires différentes sont de longueurs inégales. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que les tubes appartenant à une même paire sont aussi de longueurs inégales, l'ensemble des orifices des tubes étant ainsi répartis de façon sensiblement hélicordale autour de l'éprouvette. 9. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8 caractérisé en ce que les extrémités des tubes voisines de l'éprouvettes sont coudées de façon à produire des jets obliques. 10. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9 caractérise en ce que les tubes sont en silice.