Foundry Hardness Testing

Essais de dureté et vérification dans les fonderies

Dans le domaine dynamique du contrôle qualité au sein des fonderies, l’assurance qualité et la rapidité des résultats des essais de vérification et de dureté sont primordiales. Pourtant, la vérification des échantillons s'avère souvent compliquée, entraînant dès lors une perte de temps précieux. Cet article se penche sur des approches rationalisées pour générer une analyse de vérification en 30 secondes, garantissant l’uniformité de tous les échantillons. Découvrez comment sélectionner la méthode d’essai de dureté optimale pour vos exigences spécifiques.

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Comment réaliser une vérification en 30 secondes ?

Les matériaux utilisés dans les applications pratiques aujourd’hui sont un mélange de différents éléments chimiques, souvent appelés « alliages ». L’acier et la fonte, par exemple, sont essentiellement des alliages à base de fer (Fe) et d’additions de carbone (C), qui déterminent la dureté du matériau ferreux. L’analyse microstructurelle nous permet de tirer des conclusions concernant les propriétés de l’alliage, notamment sa résistance, sa dureté et sa ductilité.

L’échantillon est prêt pour l’étape de vérification finale ; ce processus ne devrait pas prendre plus de 30 secondes. StructureExpert offre une solution complète et est conçu pour être utilisé à la fois dans les zones de production et de laboratoire. Il permet d'éviter tout travail supplémentaire pour positionner et ajuster les échantillons sur l’équipement de vérification. L’analyse automatique élimine la subjectivité et les erreurs pouvant être causées par une analyse manuelle. Pour commencer, il suffit de placer l’échantillon à l’envers sur l’équipement pour vérifier qu’il respecte les tolérances requises pour :
  • La taille et le nombre de grains par zone
  • La forme, la répartition et la taille des particules de graphite
  • La taille des nodules, la teneur en ferrite/perlite et la proportion de carbure
  • Mesures de la fraction de volume de phases et du pourcentage de phase
Regardez « Comment vérifier votre structure interne pour l’analyse de défaut métallographique » :

Conseils en matière d'essais de dureté pour les fonderies

Visite de la fonderie
1 400 degrés – c’est la température de la fonderie de MAT Dania lorsque Sara Christensen. Struers, a visité la fonderie.

Les fonderies, en particulier, s’appuient fortement sur des méthodologies d’essai rigoureuses pour déterminer la qualité et la durabilité des composants métalliques. Parmi les techniques employées figurent deux méthodes d’essai de dureté importantes, Rockwell et Brinell. Ceux-ci apparaissent comme les principaux outils d’évaluation de la fonte ou de l’aluminium pour mesurer la capacité du matériau à résister à la force appliquée sans causer de déformation ou de dommage significatif. Alors que les évaluations Rockwell fournissent des résultats rapides avec la fonte, généralement en 10 secondes, les essais Brinell sont préférés pour leur capacité à évaluer avec précision la dureté des échantillons d’aluminium/alliage d’aluminium plus grands, en particulier lorsque le matériau est caractérisé par une structure à grains grossiers ou hétérogène.

Rockwell est une méthode rapide et relativement peu coûteuse pour la fonte, fournissant une image instantanée prête à l’analyse et ne nécessitant aucune mesure optique. La dureté Rockwell est calculée en mesurant, à une charge donnée, la profondeur de l’empreinte laissée par l’enfoncement d’un pénétrateur dans le matériau de l’échantillon.

Échantillon de vérification
Moment avant qu’un échantillon non enrobé ne soit soumis à un essai de dureté Rockwell.

Le matériau du pénétrateur est un diamant conique ou une bille en carbure fritté, selon l’échelle utilisée. En général, le matériau testé ne doit pas être enrobé dans de la résine, car l’essai Rockwell utilise le mouvement du pénétrateur pour mesurer la dureté et non la zone de pénétration . Les essais Rockwell ne sont pas sensibles à la préparation du support comme les autres méthodes d’essai de dureté, car la profondeur de pénétration est mesurée et aucune mesure optique de la géométrie de l’empreinte n’est effectuée. Cependant, il est important qu’un échantillon soit propre et lisse lors de l'utilisation des méthodes ci-dessus. Si le support est trop rugueux et présente des rayures ou de la saleté, cela peut entraîner une erreur de lecture de la taille de l’empreinte. Une solution consiste à s’assurer que les échantillons sont correctement nettoyés.

Gros plan 3
Fig. 1. Essai Rockwell, les zones proches de l’empreinte montrent où l’échantillon est déformé (poussé) par l’empreinte elle-même et c’est pourquoi vous devez toujours vous référer aux normes requises pour espacer les empreintes.

Lors de l’exécution d’un essai Rockwell, une légère précharge est appliquée avant que la charge principale ne soit appliquée et déchargée. La lecture de la valeur de dureté s’effectue alors que la précontrainte mineure est encore appliquée. L’essai de dureté Rockwell utilise l'une des six charges principales différentes de 15 kgf, 30 kgf, 45 kgf, 60 kgf, 100 kgf ou 150 kgf. Cela donne 30 échelles Rockwell distinctes. Chacune d'elles est caractérisée par une combinaison différente de type de pénétrateur et de charge principale, et est applicable à certains matériaux ou à certaines applications. Selon la norme respectée, il peut y avoir des méthodes ISO 15 ou même ASTM 30.

Schéma
Fig 2. Voir les mesures prises lors d’un essai de dureté Rockwell

Il y a deux types d'essais Rockwell : Méthode Rockwell classique et méthode Rockwell superficielle. La méthode classique où la charge mineure est de 10 kgf, la charge majeure est de 60, 100 ou 150 kgf et est classée selon un système de lettres qui utilise les lettres A à H et K. La méthode Rockwell superficielle est utilisée pour les échantillons plus fins où la charge mineure est de 3 kgf et les charges majeures sont de 15, 30 ou 45 kgf, la classification utilise les lettres N, T, W, X et Y ce qui donne des combinaisons comme : 15T, 30N et 45Y. En général, le matériau testé ne doit pas être enrobé dans de la résine, car l’essai Rockwell utilise le mouvement du pénétrateur pour mesurer la dureté et non la zone de pénétration .

Duramin-160 de Struers fournit des résultats Rockwell immédiats. Grâce à la technologie à cellule de charge haute précision, le Duramin-160 offre un niveau de précision même supérieur aux normes en vigueur. Il fonctionne avec un écran tactile intégré et est disponible avec un axe Z motorisé. L’équipement convient à différentes tailles et formes d’échantillons. Duramin-160 peut être utilisé pour les essais plus poussés, tels que l'essai Jominy. Toutes les machines d’essai de dureté Struers peuvent être prises en charge par notre équipe d'entretien expérimentée pour garantir l’optimisation de l’équipement.

Conseils de Struers en matière d’application Rockwell

Essais de dureté Brinell de l’aluminium

L’essai de dureté Brinell est requis pour les échantillons d’aluminium. La pénétration laisse une empreinte relativement grande faite avec une bille de carbure de tungstène. La taille de l’empreinte est lue de manière optique en vue de déterminer la dureté. Parmi les applications types, on retrouve les éléments forgés ou en fonte, présentant une structure de taille importante et non-homogène ou trop grossière pour utiliser l'une des autres méthodes afin d’obtenir un résultat représentatif. Le Duramin-40 est populaire auprès des fonderies, car il fournit des résultats Brinell immédiats et fiables et peut offrir des résultats d’essais Vickers et Knoop. L’ensemble du cycle d’essai peut être entièrement automatisé, ce qui garantit l’utilisation de la même méthode à chaque fois.

Au cours de l’année écoulée, MechTest a fait des progrès significatifs en termes d’efficacité opérationnelle en s’associant à notre équipe, ce qui a entraîné une réduction remarquable des heures de travail, à raison de 20 heures par semaine. Spécialisé dans l’ingénierie des matériaux et l’analyse de défaut, MechTest cherchait à améliorer le rendement des essais de dureté tout en renforçant les normes en matière de qualité, de cohérence et de documentation. Chris Branton, directeur des opérations et copropriétaire de MechTest, a déclaré : « Notre nouveau Duramin-40 AC3 nous permet de cartographier la dureté de manière entièrement automatisée ».

À une époque où la précision est primordiale, Struers se distingue en tant que leader de l'industrie en fournissant une technologie de pointe et des méthodologies de pointe. Avec un réseau mondial d’experts, Struers n’est pas seulement un fournisseur d’équipements, mais un partenaire dans la recherche de l’excellence. Pour une démonstration sur site des méthodes de préparation, de vérification ou d’essai de dureté Struers, contactez notre équipe.

Découvrez les derniers conseils en matière de préparation d’échantillons pour la vérification ou les essais de dureté dans les fonderies

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