Il existe quatre méthodes d’essai standards principales pour exprimer la relation entre la dureté et la taille de l’empreinte, à savoir les méthodes : Brinell, Vickers, Knoop et Rockwell. Pour des raisons pratiques et d’étalonnage, chacune de ces méthodes est divisée en diverses échelles, définies par une combinaison de la force appliquée et de la géométrie des pénétrateurs. Pour plus de détails, sélectionnez l’une des méthodes d’essai mentionnées ci-dessous.
L’essai de dureté Vickers a été mis au point en 1924 par Smith and Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. L’essai Vickers est souvent plus facile à utiliser que d’autres essais de dureté, car les calculs nécessaires sont indépendants de la taille du pénétrateur, et ce dernier peut servir à tous les matériaux quelle que soit leur dureté.
Le principe de base du duromètre Vickers, comme pour toutes les mesures courantes de la dureté, consiste à observer la capacité du matériau à résister à la déformation plastique à partir d’une source standard. L’essai duromètre Vickers peut être utilisé pour tous les métaux et offre l’une des échelles les plus étendues parmi les essais de dureté. L’unité de dureté donnée par l’essai est connue sous le nom de Valeur de la pyramide Vickers (HV) ou Valeur de Dureté au Diamant Pyramidal (DPH).
La forme du pénétrateur doit être capable de produire des empreintes géométriquement similaires, indépendamment de la taille ; l’empreinte doit avoir des points de mesure bien définis, et le pénétrateur doit avoir une résistance élevée à l’auto-déformation. Un diamant en forme de pyramide carrée remplissait ces conditions.
Les valeurs du duromètre Vickers sont indiquées sous la forme xxxHVyy , par exemple, 440HV30 , ou xxxHVyy / zz, si la durée de la force est comprise entre 10 s et 15 s, par exemple, 440HV30 / 20, où:
Source: Wikipedia
Les valeurs Vickers sont généralement indépendantes de la force d’essai, bien qu’entre 500 et 50 Kgf, il est possible que les résultats du même matériau soumis à l’essai produisent des résultats similaires, quelle que soit la charge utilisée. Les essais de dureté Vickers se sont révélés très utiles pour l’évaluation des matériaux, le contrôle qualité des procédés de fabrication et les efforts de recherche et de développement. La dureté, bien qu’empirique, peut être corrélée à la résistance à la traction de nombreux métaux et constitue un indicateur de résistance à l’usure et de ductilité. Lors d’un essai de dureté Vickers la distance entre les empreintes doit être supérieure à 3 diamètres pour éviter l’interaction entre les régions écrouies.
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La méthode d’essai Rockwell, telle que définie dans les normes ISO 6508 & ASTM E-18, est la méthode la plus couramment utilisée dans le monde pour déterminer la dureté d’un matériau, et convient à presque tous les métaux et, dans une certaine mesure, aux plastiques. Le duromètre Rockwell mesure la profondeur permanente de l’empreinte produite par une force / charge spécifiée sur un pénétrateur spécifié. Cet essai ne nécessite qu’une préparation minimale de l’échantillon, rendant sa réalisation plus rapide et plus facile dans de nombreuses industries à travers le monde. Les principaux avantages des essais de dureté Rockwell sont sa vitesse et sa capacité à afficher les valeurs de dureté immédiatement après avoir pénétré le matériau.
La dureté Rockwell est déterminée par l’application d’une force d’essai préliminaire (charge mineure ou précharge), suivie d’une charge supplémentaire (charge majeure) pour atteindre la charge d’essai totale requise, pour revenir finalement à la même force d’essai préliminaire (charge mineure). La première charge mineure fournit la position zéro ou de référence. La charge principale est appliquée et maintenue pendant une durée prédéterminée (temps de maintien) pour permettre la récupération élastique La charge principale est ensuite retirée tout en maintenant la charge mineure pour établir le changement à partir de zéro ou de la position de référence afin de déterminer une valeur de dureté avec de duromètre Rockwell.
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L’essai de dureté Brinell est la méthode la plus ancienne d’essai de dureté actuellement utilisée. Le duromètre Brinell a été inventé par Dr. Johan August Brinell en 1900. Il est souvent utilisé pour déterminer la dureté des pièces moulées et des pièces forgées dont la structure du grain est trop grossière pour être soumis à des essais Rockwell ou Vickers.
Les conditions d’essais de dureté Brinell comportent environ 25 combinaisons de charges / billes différentes permettant de soumettre à l’essai la plupart des métaux avec le duromètre Brinell en faisant simplement varier la taille de la bille et la force d’essai reposant sur la conception et la dimension de l’échantillon. Dans certains cas, tant que le rapport entre la taille de la bille et la force d’essai restent constant, les résultats sont considérés comme exacts même en changeant les conditions d’essais Brinell.
Les résultats de l’essai de dureté Brinell sont largement utilisés dans l’industrie pour contrôler la qualité et accepter les marchandises en transit. Ces résultats peuvent être corrélés avec d’autres caractéristiques métalliques, telles que la ductilité, la résistance à la traction, la résistance à l’usure, etc.
L’essai Brinell peut être expliqué de manière simple comme un essai de dureté de pénétration comprenant deux étapes de base.
Étape un: En utilisant un pénétrateur connu et une force connue, appliquer celle-ci avec le pénétrateur perpendiculairement au matériau soumis à l’essai et, maintenir la force connue pendant une durée spécifiée (maintien).
Étape deux: Mesurer le diamètre de la pénétration résultante dans au moins deux directions perpendiculaires. La valeur de dureté Brinell est ensuite calculée à partir de la moyenne des mesures du diamètre grâce à une formule mathématique, ou plus fréquemment à partir d’une table basée sur la formule.
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La pénétration résultant de l’essai de dureté Knoop avec le duromètre Knoop, n’est pas symétrique comme celle de la méthode Vickers et sera soumise à plus de variations des valeurs de dureté résultantes lorsque des essais seront réalisés à des échelle Knoop, notamment en dessous de 200gf.
La méthode Knoop n’est généralement pas utilisée pour définir la dureté en vrac, bien qu’à 500 gf des normes telles que l’ASTM fournissent des conversions de résultats Knoop à d’autres échelles de dureté. Les essais Knoop ne sont habituellement pas effectué à des forces d’essai supérieures à 1 000 gf, bien que des circonstances et / des matériaux particuliers puissent nécessiter des forces plus élevées, de l’ordre de 2 et 5 kgf. Les résultats peuvent varier plus grandement à ces charges.
Comparé au pénétrateur Vickers, le pénétrateur diamant Knoop présente une différence significative entre les diagonales longues et courtes, qui sont souvent mieux adaptées pour déterminer les variations de dureté sur de très petites distances.
Le succès de la procédure de préparation de l’échantillon, en éliminant les dommages induits, peut influer et influera sur les résultats d’essai ; ce problème devient plus critique à mesure que la force diminue.
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