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Essais mécaniques : Les essais de résiliences ou essais de flexion par choc

Publié: le 17/04/2019 à 19:37 Dernière mise à jour: le 17/04/2019 à 19:37 Par: Dominique ADMIN Nombre de vues: 320
L'essai de flexion par choc sur éprouvette entaillée type Charpy selon NF EN ISO 9016 de janvier 2013 a pour but de mesurer la résistance d'un matériau à la rupture dite brutale.
Cet essai mécanique destructif est destiné à mesurer l'énergie nécessaire pour rompre en une seule fois une éprouvette préalablement entaillée.

1 - Principe de l'essai mécanique de résilience

L'essai de flexion par choc (essai de résilience ou essai de rupture fragile)
consiste à mesurer le travail nécessaire pour rompre, à l'aide d'une masse
pendulaire, un barreau usiné de forme carré de 1 cm[SUP]2[/SUP] de section, entaillé
en son milieu par une encoche et reposant sur deux appuis.
Cet essai est réalisé sur une machine spéciale appelé mouton pendule
rotatif
qui enregistre l'énergie absorbée par la rupture.
L'essai permet de caractériser les propriétés de résistance d'un matériau aux chocs.
La norme de référence est la NF EN ISO 9016 de janvier 2013.



2 - Localisation des éprouvettes de résilience dans un joint soudé



Différentes positions d'éprouvettes de résilience
Dans le métal fondu A 2 mm de la zone de liaison (ZAT)




3 - Les types et dimensions des éprouvettes de résilience

Différents types d'éprouvettes de résilience
Type d'éprouvette Observations

CHARPY - ISO Entaille en V
Profondeur d'entaille = 2 mm
Angle du Vé = 45°
Rayon du fond entaille = 0,25 mm

CHARPY - ISO Entaille en U
Profondeur d'entaille = 5 mm
Rayon du fond entaille = 1 mm

DVM
Profondeur d'entaille = 3 mm
Rayon du fond entaille = 1 mm

MESNAGER
Profondeur d'entaille = 2 mm
Rayon du fond entaille = 1 mm


4 - Le mouton pendule CHARPY



- Le couteau est écarté de la verticale à une hauteur correspondante à une énergie de départ de W0 = 300 joules.
- Le couteau est libéré et vient frapper l'éprouvette.
- La hauteur de remontée du pendule est mesurée afin de calculer l'énergie non absorbée W1.
- Le calcul de l'énergie absorbée est la différence W0 - W1

5 - Les caractéristiques mécaniques de la résilience

Caractéristique Formule de calcul Croquis
Résilience KCV KCV (J/cm[SUP]2[/SUP]) = Énergie absorbée W (J) / Section au droit de l'entaille S2 (cm[SUP]2[/SUP])
Exemple de calcul de résilience
KV = 95 J soit KCV = 95 J / 0,8 cm[SUP]2 [/SUP]ou 95 J x 1,25 = 118,75 J/cm[SUP]2 [/SUP]


Formules de calcul
Charpy ISO V Dimensions Surface S1 Surface S2 Formules de calcul
Éprouvette normale 55 x 10 x 10 1,0 cm[SUP]2[/SUP] 0,8 cm[SUP]2[/SUP] KCV = KV x 1,25
Éprouvette réduite 55 x 7,5 x 10 0,75 cm[SUP]2[/SUP] 0,6 cm[SUP]2[/SUP] KCV = KV x 1,667
Éprouvette réduite 55 x 5 x 10 0,50 cm[SUP]2[/SUP] 0,4 cm[SUP]2[/SUP] KCV = KV x 2,5


6 - Les résultats à obtenir selon les dimensions de l'éprouvette d'essai de résilience

Si vous devez obtenir une énergie de rupture mini en moyenne sur 3 éprouvettes de KV = 50 Joules à - 20° C sur une éprouvette normalisée de 55 x 10 x 10 mm, la résilience est de 50 Joules x 1,25 soit KCV = 62,5 J / cm[SUP]2 [/SUP]
Toutefois si l'éprouvette est de taille réduite, la valeur de résilience imposée de 62,5 J / cm[SUP]2 [/SUP]ne change pas mais l'énergie de rupture minimum doit être recalculée selon la dimension de prélèvement.
Pour une éprouvette de 55 x 10 x 10 mm, l'énergie de rupture minimale KV sera de 62,5 J /cm[SUP]2 [/SUP] x 0,8 ou 62,5 J /cm[SUP]2 [/SUP] / 1,25 = 50 J.
Pour une éprouvette de 55 x 10 x 7,5 mm, l'énergie de rupture minimale KV sera de 62,5 J / cm[SUP]2 [/SUP] x 0,6 ou 62,5 J /cm[SUP]2 [/SUP] / 1,667 = 37,5 J.
Pour une éprouvette de 55 x 10 x 5 mm, l'énergie de rupture minimale KV sera de 62,5 J / cm[SUP]2 [/SUP] x 0,4 ou 62,5 J /cm[SUP]2 [/SUP] / 2,5 = 25 J.

7- Tableau de correspondance des énergies de rupture des éprouvettes de résilience

Tableau de correspondance des énergies de rupture
55 x 10 x 10 55 x 10 x 7,5 55 x 10 x 6,7 55 x 10 x 5 55 x 10 x 3,3 55 x 10 x 2,5
ft.lbf J ft.lbf J ft.lbf J ft.lbf J ft.lbf J ft.lbf J
40 54 30 41 27 37 20 27 13 18 10 14
35 48 26 35 23 31 18 24 12 16 9 12
30 41 22 30 20 27 15 20 10 14 8 11
25 34 19 26 17 23 12 16 8 11 6 8
20 27 15 20 13 18 10 14 7 10 5 7
16 22 12 16 11 15 8 11 5 7 4 5
15 20 11 15 10 14 8 11 5 7 4 5
13 18 10 14 9 12 6 8 4 5 3 4
12 16 9 12 8 11 6 8 4 5 3 4
10 14 8 11 7 10 5 7 3 4 2 3
7 10 5 7 5 7 4 5 2 3 2 3




8 - Les températures d'essais des résiliences

Les essais de résiliences sont réalisés principalement à la température ambiante et à des températures inférieures à 0° celsius. (de - 20° C à - 196° C)

Les liquides réfrigérants utilisés pour abaisser la température des éprouvettes sont :

[*]L'alcool jusqu'à - 80° C
[*]Le fréon jusqu'à - 155° C
[*]L'azote liquide de - 155° C à - 196° C

Plus la température de l'essai est faible, plus la structure ductile de l'éprouvette devient fragile.

9 - La courbe de transition ductile - fragile

Cette courbe est déterminée par l'exécution de 3 séries d'éprouvettes de résiliences à différentes températures. Cette courbe permet de mettre en évidence, si elle existe, une zone de transition ductile-fragile de l'acier.

Les faciès des surfaces des éprouvettes rompues sont :

[*]faciès à grains ou cristallin à 100% dans la zone de rupture fragile
[*]faciès mixte dans la zone de transition ductile - fragile
[*]faciès sans grains dans la zone de rupture ductile

Plus la grosseur de grain d'un matériau métallique est faible, meilleurs sont les valeurs de résiliences à basse température.




10 - Quelques liens Internet utiles
Essais mécaniques : L'essai de texture d'une soudure
Essais mécaniques : Les essais de tractions transversales ou longitudinales
Essais mécaniques : L'essai de filiation de dureté
Métallographie de soudure - L'examen macroscopique et macrographique d'un joint soudé
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Par: Dominique ADMIN

Commentaires (1)

17/04/2019 13:00:54 - NOUNOUDZ
BONJOUR. j"ai pas compris comment élaborer une éprouvette d'un cordon de soudure de l"essaie charpy.