Brevet FR2732110A1 — publié le 19960927

DISPOSITIF D'ESSAI D'EPROUVETTES CHAUEBFEES DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif d'essai d'éprouvettes chauffées. Ce dispositif trouve emploi dans des situations où on emploie une machine d'essai mécanique, comprenant deux groupes de mors pour saisir les extrémités de l'éprouvette, et un four dans lequel la partie centrale de l'éprouvette est engagée. Le chauffage dans le four est parfois intense et rapide l'éprouvette est chauffée à 32000C à une vitesse de 200"C à la seconde dans une catégorie d'essais qu'on souhaite mener. Des problèmes insurmontables sont créés avec les manières ordinaires de serrer l'éprouvette par les mors, car des contraintes consécutives aux dilatations thermiques et à l'encastrement des extrémités de l'éprouvette se développent et interfèrent avec celles qu'infligent la machine pour compromettre la validité de essai, à moins d'équiper la machine d'un système d'asservissement à l'effort, ce qui est coûteux. Les contraintes thermiques sont d'autant plus indésirables qu'elles sont normalement des contraintes de compression, ou de flexion si l'éprouvette fléchit, alors que les essais considérés ici sont de traction. On n'est donc même pas assuré d'observer un comportement représentatif de la sollicitation demandée. Enfin, la transmission de la chaleur aux mors et au reste de la machine risque de l'endommager ou de la détruire, au point qu'il est actuellement impossible de chauffer les éprouvettes audelà de 1500"C. Le but de l'invention est donc d'intégrer dans de bonnes conditions les déformations thermiques à l'essai en éliminant leur effet sur la charge appliquée. On y parvient en renonçant à encastrer les extrémités de l'éprouvette dans les mors et en disposant des groupes de pièces d'amarrage entre les mors et les extrémités de l'éprouvette, qui, pour résumer, absorbent les dilatations notamment longitudinales de l'éprouvette et les éventuels défauts d'alignement des mors tout en formant une barrière thermique qui permettra de chauffer beaucoup plus fortement les éprouvettes. Chaque groupe de pièces d'amarrage est composé de deux sous-groupes de pièces, dont le premier est construit au moins partiellement en matière isolant de la chaleur et façonné pour délimiter un premier logement dans lequel une tête élargie d'extrémité de l'éprouvette est enfermée avec du jeu, et pour former lui-même une tête élargie opposée au premier logement, et dont le second est formé d'un embout enserré par le groupe de mors et d'un second logement contenant la tête élargie du premier sous-groupe et une rotule libre de tourner dans le second logement, la tête élargie étant posée sur la rotule et retenue dans le second logement. Dans une organisation favorable du premier sous-groupe, on peut distinguer une pièce principale comprenant la tête élargie et terminée en écrou, une douille filetée vissée à l'écrou, délimitant le premier logement et munie d'un perçage traversé avec du jeu par l'extrémité de l'éprouvette près de la tête élargie de l'éprouvette ; et mieux encore, on peut y ajouter une rondelle placée sous la tête élargie de l'éprouvette et posée sur une portion conique du perçage de la douille s'ouvrant vers le logement, et une cale en matière molle coincée dans le logement entre la pièce principale et la tête élargie de l'éprouvette. Ces aménagements permettent respectivement de retenir sûrement les extrémités de l'éprouvette, et de le faire en éliminant tout jeu longitudinal entre l'éprouvette et le premier sous-groupe de pièces d'amarrage. L'invention sera mieux comprise à l'aide du commentaire des figures suivantes qui décrivent une réalisation particulière de l'invention * la figure 1 représente grossièrement un système d'essai mécanique d'éprouvettes chauffées, * et la figure 2 illustre un des groupes de pièces d'amarrage selon l'invention. Une machine d'essai de traction 1 visible à la figure 1 comprend un bâti 2 duquel s'élèvent une paire de colonnes 3 unies à leur sommet par une traverse 4. Le bâti 2 porte un vérin hydraulique 5 surmonté par un groupe de mors de serrage 6, et un autre groupe de mors de serrage 7 est suspendu à la traverse 4 par une colonnette de suspension 8 sur laquelle une cellule de mesure de charge 9 a été montée. L'éprouvette 10 est composée d'une partie centrale 11 mince et qui sert à caractériser la tenue en traction et de deux extrémités 12 et 13 serrées respectivement par les groupes de mors 6 et 7. Quand le vérin hydraulique 5 est rétracté, le groupe de mors de serrage 6 tire sur l'extrémité inférieure 12 de l'éprouvette 10 et lui applique une force mesurée par la cellule de charge 8. En outre, un four à induction 14 accroché aux colonnes 3 entoure la partie intermédiaire 12 de l'éprouvette 10 et une partie des extrémités 12 et 13, qui en sortent cependant par des trous 15 et 16, si bien que les groupes de mors 6 et 7 ne sont pas soumis directement à l'échauffement mais qu' ils le subissent cependant par conduction dans l'éprouvette 10 et que ce montage classique n'est pas entièrement satisfaisant.L'invention consiste alors à ajouter un groupe de pièces d'amarrage entre chacun des groupes de mors 6 et 7 et chacune des extrémités 12 et 13 et l'éprouvette 10. La figure 2 ne représente qu'un de ces groupes 20, l'autre étant semblable et disposé symétriquement. Le premier sous-groupe 21 déjà mentionné des groupes 20 comprend cinq pièces, qui sont toutes en graphite, à l'exception de la dernière, pour s'opposer à la conduction de chaleur : un corps 22, un écrou 23, une douille filetée 24, une rondelle 25 et une pastille 26 ou cale d'écrasement. Le corps 22 est en forme de fût cylindrique au sommet, vers le groupe de mors 7, et il se termine par une surface latérale filetée 27 sur laquelle l'écrou 23 est engagé. Il s'élargit en cône vers le bas, où il se termine en un écrou 28 dans lequel la douille filetée 24 est engagée pour délimiter avec lui un premier logement 29. Un perçage 30 est ménagé à travers la douille 24, à travers lequel l'extrémité 13 pénètre dans le premier logement 29, et il s'ouvre dans ce premier logement 29 suivant une portée conique 31 sur laquelle repose la rondelle 25. Cette rondelle 25 est engagée dans une gorge 32 opérée près du bout de l'extrémité 13, pour isoler une tête élargie 33. La rondelle 25, dont le bord extérieur est conique pour s appuyer convenablement sur la portée conique 31, est en réalité formée de plusieurs parties qui sont jointes quand on les engage dans la gorge 32.La pastille 26 est comprimée entre la tête élargie 33 et le fond 34 du premier logement 29. Elle est en matière suffisamment molle pour s'écraser quand la tête élargie 33 se dilate sous la chaleur. On utilise du Papyex. Il s'agit d'un matériau fabriqué par Le Carbone-Lorraine et qui consiste en du graphite pur en paillettes agglomérées sans liant, ce qui donne une structure souple et résistante à la chaleur. L'extrémité 13, qui coulisse avec du jeu dans le perçage 30, est maintenue fermement à une position bien définie dans le premier sous-groupe 21 grâce à l'appui de la rondelle 25 sur la portée 31 et à l'écrasement de la pastille 26. Le second sous-groupe de pièces d'amarrage 35 comprend une pièce principale d'amarrage 36, une pièce de suspension 37 liée à la précédente par des vis 38, une cale 39 comprimée entre ces deux pièces et une rotule 40 engagée dans un second logement 41 délimité par la pièce principale d'amarrage 36, la cale 39 et la pièce de suspension 37 ; cette dernière, qui délimite le fond du logement 41, est façonnée en demi-sphère de même diamètre que la rotule 40, qui peut donc y tourner librement. Des perçages 42 et 43 sont opérés à travers la pièce de suspension 37 et la rotule 40 pour ouvrir le second logement 41 et livrer passage avec du jeu au fût du corps 22 du premier sous-groupe 21 ; l'écrou 23 repose sur la surface plane de sommet 44 de la rotule 40. Enfin, la pièce principale d'amarrage 36 s'amincit à son sommet pour former un embout 45 que le groupe de mors 7 saisit. La fonction essentielle de la cale 39 est d'offrir une barrière thermique supplémentaire. Elle est construite en pyrocarbone. La pièce de suspension 37 et la rotule 40 sont en carbone isolant. Les vis 38 sont en carbone, également isolant à la chaleur. Quand l'éprouvette 10 se dilate, elle entraîne avec elle le premier sous-groupe 21 de pièces d'amarrage et soulève l'écrou 23 de la surface de sommet 44 sans produire de contraintes, et les deux groupes de mors 6 et 7 s'écartent immédiatement pour rétablir la charge antérieurement appliquée par le vérin 5, ou appliquée ensuite si l'échauffement précède la traction. Les autres déformations thermiques éventuelles de l'éprouvette 10, de même que les défauts d'alignement des groupes de mors 6 et 7, sont absorbés par la rotation de la rotule 40 qui garantit donc la pureté de la sollicitation. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'essai d'éprouvettes (10) comprenant un groupe de mors mobiles (6) déplaçant une extrémité (12) de l'éprouvette (10), un groupe de mors fixes (7) retenant une autre extrémité (13) de l'éprouvette (10) et un four (14) entourant une partie intermédiaire (11) de l'éprouvette, caractérisé en ce qu'il comprend pour chaque groupe de mors (6, 7) un groupe (20) de pièces d'amarrage de l'éprouvette composé de deux sous-groupes (21, 35) de pièces, le premier sous-groupe (21) étant construit au moins partiellement en matière isolant de la chaleur et façonné pour délimiter un premier logement (29) dans lequel une tête élargie (33) d'extrémité (13) de l'éprouvette est enfermée avec du jeu, et pour former lui-même une tête élargie (23) opposée au premier logement (29), le second sous-groupe (35) étant formé d'un embout (45) enserré par le groupe de mors (7) et d'un second logement (41) contenant la tête élargie (23) du premier sous-groupe et une rotule (40) libre de tourner dans le second logement (41), la tête élargie (23) étant posée sur la rotule (40) et retenue dans le second logement (41). 2. Dispositif d'essai d'éprouvettes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier sous-groupe (21) de pièces comprend une pièce principale (22) comprenant la tête élargie (23) et terminée en écrou (28), une douille filetée (24) vissée à l'écrou (28), délimitant le premier logement (29) et munie d'un perçage (30) traversé avec du jeu par l'extrémité (13) de l'éprouvette (10) près de la tête élargie (33) de l'éprouvette. 3. Dispositif d'essai d'éprouvettes selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier sous-groupe de pièces comprend encore une rondelle (25) placée sous la tête élargie (33) de l'éprouvette (10) et posée sur une portion conique (31) du perçage (30) de la douille (24) s'ouvrant vers le premier logement (29), et une cale (26) en matière molle coincée dans le premier logement (29) entre la pièce principale (22) et la tête élargie (33) de l'éprouvette (10). 4. Dispositif d'essai d'éprouvette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le second sous-groupe (35) est au moins partiellement construit en matière isolant de la chaleur. 5. Dispositif d'essai d'éprouvettes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le groupe (20) de pièces d'amarrage de l'éprouvette comprend une cale d'espacement (39) servant de barrière thermique.