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Essai VICKERS
SMITH et SANDLAND, ingénieurs chez VICKERS Ltd GB ont besoin de tester des matériaux trop durs pour le test BRINELL. En 1925, ils conçoivent une pyramide diamant. Cette pyramide de diamant à base carrée a un angle au sommet de 136°.
Après l’indentation, on mesure la moyenne des diagonales d1 et d2 de l'empreinte en microscopie optique.
Dureté Vickers HV = 1,854 F/d2
F = charge d'essai (de 1 à 120 daN)
D = diagonale (moyenne de d1 et d2) de l'empreinte en mm
L’essai VICKERS est adapté pour les alliages durs et les céramiques.
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Essais ROCKWELL
Stanley ROCKWELL travaille comme métallurgiste dans une usine de roulements à billes. Il vérifie les traitements thermiques par des tests de dureté. L’essai BRINNEL donne une indentation trop grosse. L’essai VICKERS est trop long. En 1922, ROCKWELL conçoit un nouveau système avec différents pénétrateurs, adapté aux métaux et aux plastiques avec une large gamme de matériaux testés.
Pénétrateur :
-soit bille en acier de diamètre 1,59 mm = Rockwell b pour les matériaux mous comme les alliages de cuivre
-soit cône en diamant d'angle au sommet 120° et dont l'extrémité est une calotte sphérique de rayon 0,1mm = Rockwell c, pour les matériaux plus durs comme l’acier.
Précharge Fo faible de 10 daN = niveau de référence
Surcharge F1 de 60 à 150 daN
Charge F2 = Fo à nouveau de 10 daN
On mesure la profondeur de l'empreinte = différence des 2 positions (F2-F1)
En fonction du type d’indenteur et de la valeur de la charge appliquée on détermine différents types de duretés ROCKWELL (échelle de A à H, de K à M, P, R, S, V) adaptées aux différents types de matériaux. Quand les pièces sont de faibles épaisseur ou diamètre, comme en Odontologie, les duretés Vickers et Rockwell donnent de trop grandes empreintes et on leur préfère les essais de microdureté.
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Essais de microdureté
6.2.4.1. VICKERS micro
Essais sous très faibles charges inférieures à 0,2 daN avec une pyramide diamant Vickers. La mesure de la dimension se fait avec un microscope métallographique. Les empreintes font quelques microns.
6.2.4.2. Dureté KNOOP
Cet essai a été élaboré par Frederick KNOOP en 1939 au Bureau National des Standards aux Etats-Unis.
L’indenteur est une pyramide de diamant asymétrique avec un angle de 170° pour un axe et de 130° pour l’autre.
La charge est inférieure à 1 daN. On obtient des empreintes inférieures au 1/10 de mm.
L’essai KNOOP est utilisé pour des corps particulièrement fragiles comme les verres, les céramiques ou la dentine. Il existe également des applications spécifiques pour les plastiques.
Quelle que soit la méthode d'essai de dureté choisie, la réalisation de mesures de dureté exige certaines précautions :
- opérer sur une surface plane et polie
- la charge doit être appliquée perpendiculairement à la surface et sans choc.
De plus, il existe des essais de dureté plus spécifiquement adaptés aux polymères ou aux métaux mous.
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Essais spécifiques pour polymères et métaux mous
6.2.5.1. Dureté SHORE
Cet essai, utilisé depuis 1907, a été conçu pour les polymères. Il mesure la dureté en terme d’élasticité du matériau. Il utilise un indenteur sphérique ou cônique en acier dont on enregistre le rebond. On distindue une duret SHORE A pour les caoutchoucs mous et une dureté SHORE D pour les caoutchoucs plus durs.
6.2.5.2. Dureté BARCOL
Essai inventé par Walter COLMAN qui fonda la firme BARber-COLman. C’est un système portable qui utilise de faibles charges de l’ordre de 1 daN.
Il est adapté pour les métaux mous comme l’aluminium et les plastiques. Il existe 3 modèles adaptés chacun à une gamme de matériaux.
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