Brevet FR2470376A1 — publié le 19810529

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR DETERMINER L'ANISOTROPIE DE DEFORMATION EN DIRECTION NORMALE DE TOLES METALLIQUES. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour mesurer ou pour déterminer l'anisotropie de déformation en direction normale de tales métalliques. On utilise des technologies de déformation a froid pour la mise en oeuvre de tales dans de nombreux domaines de l'industrie. Pour déterminer les propriétés de déformabilité, on connaît plusieurs procedés (essais technologiques et essais conduisant à la destruction des échantillons). Les contrOles technologiques et les essais sur échantillons permettent de définir si une matière ou une qualité de tOle convient pour une opération déterminée de mise en oeuvre. Dans le domaine de la déformation à froid des toles, on a réalisé un progrès important en établissant une relation correcte entre le quotient des variations de quotes longitudinales et de quotes transversales, mesurables dans des essais sur échantillons destructifs, c'est-à-dire ce qu'on appelle l'anisotropie de deformation en direction normale ou la valeur r, et le résultat obtenu avec un échantillon d'emboutissage (se refermer à cet égard aux documents suivants: W.T.Lankford et al. "Trans. ASM." 1950. 421197, et R.L.Whiteley et al. "Sheet Mental Industries" 1961, No. 5, p. 349/353). La valeur r précitée peut également servir à la détermination de la direction de formation de lobes, qui est caractéristique de l'anisotropie de déformation plane de tôles, à l'aide de la relation suivante: Lorsque ar est positif, les lobes se forment dans une direction orientée à 90" par rapport à la direction de laminage alors que, par contre, lorsque a a une valeur négative, la fornication des lobes s'effectue dans une direc- tion faisant un angle de 450 avec la direction de laminage (les indices intervenant dans la relation donnée ci-dessus représentent les angles faits par la direction longitudinale de l'échantillon utilisé pour la détermination de la valeur r avec la direction de laminage). La valeur r joue un rôle extraordinairement important lors de l'estimation de qualité de la classification de tôles métalliques, fabriquées pour cinq domaines d'emboutissage profond car, à l'heure actuelle, on ne connatt, en dehors de la valeur r aucun autre paramètre permettant de déterminer aussi bien l'aptitude d'emboutissage profond de tôles métalliques. Les procédés connus utilisés en pratique pour la détermination des valeurs r peuvent être classés en deux groupes principaux. Pour les procédés du premier groupe, on définit sur la surface d'un échantillon servant à la détermination de la valeur r des longueurs de mesure longitudinale ou de mesure transversale, qui sont établies avec une précision correspondante, par exemple par pointage Vickers ou par un processus phototechnique. Ensuite, l'échantillon est allongé d'une distance déterminée dans une machine de rupture. Les longueurs de mesure qui subissent alors une modification sont mesurées avec précision (généralement a l'aide d'un microscope de mesure très précis) et on détermine ensuite la valeur r par le calcul ou bien en utilisant des nomogrammes correspondants. (Se reférer à cet égard, par exemple, à l'article de S.P. Keeler, paru dans le document "Machinery", 1968, No. 4, p. 94/103). Les procédés décrits ci-dessus font intervenir des travaux importants de la part des opérateurs humains et ils ne conviennent pas pour des mesures à effectuer en série. Leur seul avantage consiste dans les frais relativement réduits en instruments. Pour les procedes du second. groupe principal, on produit de façon continue dans l'échantillon des déformations dans la direction longitudinale ou dans la direction transversale à l'aide de bandes de mesure d'allongement de haute précision, en opérant par voie électronique. A partir des signaux obtenus à partir de la bande de mesure d'allongement, on peut déterminer la valeur r à l'aide d'un calculateur numérique programmé en correspondance ("Elektronischer Rechner Roell-Korthauss", "Sheet Metal Industries", 1975, No. 8, p. 450/451), ou bien d'un enregistreur à coordonnées (brevet hongrois No. 163 808).Les procédés de mesure cités en dernier ne sont évidemment pas affectés par les inconvénients fondamentaux des procédés du premier groupe, mais leur utilisation à grande echelle est cependant empêchée par le fait qu'ils font intervenir des appareils coûteux tels que des calculateurs ou des enregistreurs à coordonnées, ainsi que des opérateurs qualifiés. Ils conviennent mieux pour des travaux de recherche et ne sont pas appropries pour être installés dans une ligne de production (comme dans des usines de fabrication et de mise en oeuvre de tôles métalliques). L'invention a en conséquence pour but de fournir un procédé et un dispositif pour déterminer l'anisotropie de déformation en direction normale de tôles métalliques, permettant d'effectuer la mesure et la détermination de la valeur r sur des échantillons destructifs normalisés dans le cadre d'un contrôle de resistance à la rupture, sans avoir d'effet perturbateur, et simultanément de déterminer d'autres caractéristiques classiques des matériaux. L'invention est basée sur le principe que la valeur r est, dans le cas d'un allongement longitudinal uniformément constant, seulement fonction de la variation de cote transversale. Cela est mis en évidence par la relation indiquée ci-dessous, qui a été établie à partir de la formule de définition initiale de la valeur r par conversion identique des variations de cotes réelles en variations de cotes absolues, la variation de cote transversale étant remplacée par la variation de cote longitudinale en utilisant le principe du volume constant. On a ainsi obtenu pour Ab la relation suivante: dans laquelle: a0 et bo désignent les valeurs initiales des longueurs de mesure, prises dans la direction longitudinale et dans la direction transversale et établies sur la surface de l'échantillon. Dans le sens défini ci-dessus, le problème est résolu selon l'invention à l'aide d'un procédé de détermination de l'anisotropie de déformation en direction normale de tôles métalliques par mesure des variations de cote longitudinale et de cote transversale sur un échantillon destructif normalisé, procedé caractérisé en ce qu'initialement on mesure la variation de cote transversale de l'échantillon qui est produite jusqu'à ce qu'on atteigne une variation de cote longitudinale prédéterminée et caractéristique du matériau de l'échantillon et en ce qu'ensuite on choisit dans la famille des différentes valeurs d'anisotropie de déformation en direction normale qui correspondent à différentes variations de cotes transversales et qui sont associées à une variation présélectionnée de cote longitudinale, la valeur d'anisotropie de déformation en direction normale qui correspond à la variation de cote transversale se rapprochant le plus de la variation de cote transversale mesurée. Le dispositif pour la mise en pratique du procédé selon l'invention est relié à des générateurs de signaux convertissant des variations de cotes longitudinales et transversales en signaux électriques et disposés sur un échantillon destructif normalisé. Le dispositif est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande reliée aux générateurs de signaux convertissant les -variations de cotes longitudinales en signaux électriques, comparant ces signaux avec des signaux de référence correspondants et réagissant à l'apparition d'un signal de mesure identique à un signal de référence correspondant à une variation de cote longitudinale présélectionnée ou bien à un signal de mesure présentant une différence déterminée avec ce signal de référence, en ce que ladite unité de commande est reliée à une autre unité- de commande et à un décodeur, et en ce que ladite autre unité de commande est également reliée à un comparateur qui effectue la comparaison des signaux de mesure fournis par le générateur de signaux convertissant les variations de cotes transversales en signaux électriques, lorsqu'il se produit ladite variation présélectionnée de cote longitudinale de l'échantillon, avec des signaux de référence correspondant à des variations déterminées de cotes transversales qui sont associées à des valeurs distinctes d'anisotropie de déformation en direction normale, la sortie de ladite autre unité de commande étant connectee en série avec ledit décodeur et avec un dispositif indicateur. La stabilité correspondante de la tension continue nécessaire pour faire fonctionner les différentes unités du dispositif est établie par des groupes d'alimentation qui reçoivent du courant provenant du secteur et/ou de batteries. L'utilisation du dispositif selon l'invention est extrêmement simple et elle ne nécessite aucune connaissance ou qualification spéciale. Du fait de la détermination simultanée de la valeur r, on n'augmente pas la durée des essais classiques réalisés avec des échantillons destructifs. En ce qui concerne les frais d'investissement, le dispositif selon l'invention est en outre avantageux pour être utilisé en laboratoire. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 représente un schéma de principe d'un dispositif conforme à la présente invention et comportant des générateurs de signaux qui sont placéssurun échantillon destructif (soitun échantillon qui est détrui t dansl 'essais) La Figure 2 est un schéma synoptique montrant la structure de circuit du dispositif relié aux générateurs de signaux. Dans le cadre de la présente invention, on effectue la détermination de l'anisotropie de déformation en direction normale, c'est-à-dire de la valeur r de tôles métalliques, en même temps qu'on réalise un essai des tructif normalisé, sans que ce dernier soit influencé défavorablement. Sur un échantillon destructif 1, on place un générateur de signaux 2 convertissant des variations de cotes longitudinales en signaux électriques et, en outre, un générateur de signaux 3 convertissant des variations de cotes transversales en signaux électriques. Comme générateurs de signaux 2, 3, on peut utiliser des capteurs de mesures de variations de longueurs ou de décalages du comnerce comme, par exemple, des capteurs du type "24 DCDT", fabriqués par la Société "Hewlett-Packard", ou bien, également, des capteurs fabriqués spécialement et qui peuvent être installés en même temps que leurs monturessur un échantillon destructif normalisé, de manière a engendrer un signal électrique proportionnel à la variation de longueur. Les générateurs de signaux 2 et 3 sont reliés à un dispositif 4 agencé conformément à la présente invention. Dans le dispositif 4, il est prévu des ampl.ficateurs 5 et 6 qui sont reliés aux générateurs de signaux 2 et 3.Ces amplificateurs sont constitués par des amplificateurs linéaires à un ou plusieurs étages, contenant des transistors ou des circuits intégrés et dont le facteur d'amplification peut être modifié dans de larges limites, en correspondance aux générateurs de signaux utilisés 2, 3, et qui amplifient les signaux d'entrée jusqu'au niveau de crête désiré avec une distorsion inférieure à 0,5%. L'amplificateur 5 est relié à un comparateur et à une unité de commande 7. Cette unité 7 produit, à l'aide d'éléments semi-conducteurs, des signaux de référence en tension continue, stabilisés par rapport à la température et correspondant aux variations de cotes longitudinales constantes et caractéristiques du matériau à contrôler. Lorsque la différence entre le signal de sortie de l'amplificateur 5 et les signaux de référence, présé-lectionnables par exemple à l'aide de boutons poussoirs, est égale à zéro, ou bien est égale a une valeur de seuil déterminée par les circuits, on applique à l'aide d'un circuit basculant a seuil stabilisé en température, et constitué de transistors ou de composants de circuits intégrés (par exemple, un déclencheur de Schmitt, un comparateur, etc.), un signal de blocage à 7'unité de commande 9 et à un décodeur 10. A l'aide de ce signal de blocage, on fait en sorte que les autres variations de forme et de cote produites dans l'échantillon pendant l'essai de résistance à la rupture, ne puissent plus être détectées par le dispositif. Le générateur de signaux 3 est relié, par l'intermédiaire de l'amplificateur 6, a un comparateur 8. Dans ce comparateur 8 sont produits des signaux de référence qui, dans le cas d'une variation de cote longitudinale, prédéterminée et pré-établie à l'aide de boutons-poussoirs, sont proportionnels à des variations de cotes transversales qui sont associées à différentes valeurs distinctes de r. Dans le comparateur 8, ces signaux de référence sont comparés aux signaux électriques de mesure qui sont fournis par le générateur 3 par l'intermédiaire de l'amplificateur 6. A la sortie du comparateur 8, il apparait une tension de référence correspondant au signal provenant du générateur 3. Le comparateur 8 est relié à l'unité de commande 9. Cette unité de commande 9 se compose de circuits basculants (par exemple des déclencheurs de Schmitt, des comparateurs, etc.) formés de transistors ou de composants de circuits intégrés et à valeur de seuil stabilisée par rapport à la température. A chaque valeur distincte de r correspond un circuit basculant et, pendant l'opération de mesure, il se produit toujours une commutation du circuit basculant auquel le comparateur 8 fournit la tension, nécessaire pour la commutation, jusqu'a l'apparition du signal de blocage, établi par l'unité de commande 7 et correspondant à la variation de cote longitudinale sélectionnée dans le cas considéré. Sous l'action du signal de blocage, d'autres variations dimensionnelles ne sont plus captées par le dispositif et la valeur correspondante de r est maintenue. L'indication visuelle de la valeur de r est effectuée dans le système décimal à l'aide du décodeur 10, qui comporte des circuits à portes correspondants et des éléments de décodage du type "BCD" (assurant le décodage de valeurs numériques décimales codées en binaire). Le décodeur 10 est relié à un dispositif indicateur 11. L'indication peut etre réalisée sous une forme numérique ou sous une forme analogique. Du fait de la structure des circuits, il est plus avantageux de choisir une indication numérique, qui garantit simultanément une augmentation de la précision de lecture. Pour les différentes unités, on utilise des groupes d'alimentation 12 et 13 ayant pour fonction de fournir une tension d'alimentation d'une stabilité correspondante. Les groupes d'alimentation peuvent eux-memes être alimentés par le secteur ou par batterie et ils sont avantageusement agencés sous la forme de circuits intégrés. Grâce au dispositif selon l'invention, il est possible d'obtenir une indication de la valeur r avec une précision absolue de 0,85. L'invention permet avantageusement de déterminer la valeur r sans enregistreur à coordonnées ou sans calculateur électronique. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que 1 1on ne s' écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de détermination de l'anisotropie de déformation en direction normale de tôles métalliques par mesure des variations de cotes longitudinalesetde cotes transversales sur un échantillon destructif normalisé, caractérisé en ce qu'initialement, on mesure la variation de cote t-ransversale de 1'échantillon qui est produite jusqu'à ce qu'on atteigne une variation de cote longitudinale prédéterminée et caractéristique du matériau de l'échantillon et en ce qu'ensuite on choisit dans la famille des différentes valeurs d'anisotropie de déformation en direction normale qui correspondent a différentes variations de cotes transversales et qui sont associées à une variation présélectionnée de cote longitudinale, la valeur d'anisotropie de déformation en direction normale qui correspond à la variation de cote transversale se rapprochant le plus de la variation de cote transversale mesurée. 2.- Dispositif pour déterminer l'anisotropie de déformation en direction normale de tôles métalliques, qui est relié à des générateurs de signaux placés sur un échantillon destructif normalisé et convertissant des variations de cotes longitudinales et transversales en signaux électriques, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande (7) reliée aux générateurs de signaux (2) convertissant les variations de cotes longitudinales en signaux électriques, comparant ces signaux avec des signaux de référence correspondants et réagissant à l'apparition d'un signal de mesure identique à un signal de référence correspondant à une variation de cote longitudinale présélectionnée ou bien à un signal de mesure présentant une différence déterminée avec ce signal de référence, en ce que ladite unité de commande (7) est reliée à une autre unité de commande (9) et à un décodeur (10), et en ce que ladite autre unité de commande (9) est également reliée à un comparateur (8) qui effectue la comparaison des signaux de mesure fournis par le générateur de signaux (3) convertissant les variations de cotes transversales en signaux électriques, lorsqu'il se produit ladite variation présélectionnée de cote longitudinale de l'échantillon (1), avec des signaux de référence correspondant à des variations déterminées de cotes transversales qui sont associées à des valeurs distinctes d'anisotropie de déformation en direction normale, la sortie de ladite autre unité de commande (9) étant connectée en série avec ledit décodeur (10) et avec un dispositif indicateur.