Autres méthodes d’essai

Essai Leeb

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Généralités

La détermination de la dureté des matériaux en métal selon Leeb est décrite dans les normes ISO 16859 et ASTM A956. Cette méthode d'essai dynamique repose sur le rapport entre vitesse de rebond et vitesse de choc d’un corps percuteur en mouvement afin de déterminer la dureté.

Classification de l'essai selon Leeb

L’essai de dureté selon Leeb est une méthode d'essai dynamique et présente les caractéristiques suivantes :

  • Appartient aux procédés normalisés (ISO 16859, ASTM A956).
  • La vitesse de choc est de 1,4 à 3,0 m/s selon la méthode.
  • Il s’agit d’un procédé d’essai de rebond. Cela signifie que la valeur de dureté d’un échantillon d’essai est déterminée par mesure de la vitesse d’un corps percuteur avant et après le choc. Le rapport entre vitesse de choc et vitesse de rebond fournit la dureté Leeb dynamique de l'échantillon testé.
  • Forme et matériau du corps percuteur : Pénétrateurs sphériques de différents rayons en cobalt au carbure de tungstène, céramique ou diamant.

 

Déroulement de la méthode d'essai

Dans la méthode d'essai de dureté Leeb selon ISO 16859, un appareil de lancement à ressort fait accélérer un corps percuteur. La vitesse du corps percuteur se décompose en trois phases :

  1. La phase d’approche, dans laquelle le corps percuteur accélère vers la surface à tester grâce à la force du ressort.
  2. La phase de choc, où le corps percuteur et l’échantillon sont en contact direct. L'échantillon est alors déformé élastiquement et plastiquement et le corps percuteur est totalement stoppé. Le rebond élastique du corps percuteur et de l’échantillon génère le rebond du corps percuteur.
  3. La phase de rebond, où le corps percuteur reprend de la vitesse avec l’énergie restante de la phase d’approche.

Les vitesses sont mesurées sans contact via une tension induite. Cette tension d’induction est générée par un aimant en mouvement dans une bobine définie de l’appareil de lancement. Le signal de tension induit est enregistré électroniquement et les valeurs maximum, le point de la phase de choc et le point de la phase de rebond sont utilisés pour le calcul de la dureté Leeb, voir aussi image ci-dessous. Le rapport entre vitesse de rebond vr et vitesse de choc vi, multiplié par un facteur 1000, décrit la dureté Leeb (voir la formule).

Phases de l’essai Leeb

Légende:

A            Amplitude de la phase d’approche
B            Amplitude de la phase de rebond
t             Temps
U            Tension

Méthodes

Les différentes méthodes se distinguent par :

  • le matériau et la forme du pénétrateur de l’unité de percussion ;
  • les vitesses de choc.

Les différences spécifiques à chaque méthode sont indiquées dans le tableau suivant.

Méthode d’essai

Énergie cinétique de choc

[mJ]

Vitesse de choc

[m/s]

Vitesse de rebond

[m/s]

Écart maximal du pénétrateur bille avec la surface de test

[mm]

Masse du corps percuteur

[g]

Rayon sphérique

[mm]

Matériau du pénétrateur

Plage d’application

HLD

11,5

2,05

0,615 – 1,8245

2,00

5,45

1,5

WC-Co

300 – 890 HLD

HLS

11,4

2,05

0,82 – 1,886

2,00

5,40

1,5

C

400 – 920 HLS

HLE

11,5

2,05

0,615 – 1,886

2,00

5,45

1,5

PCD

300 – 920 HLE

HLDL

11,95

1,82

1,1092 – 1,729

2,00

7,25

1,39

WC-Co

560 – 950 HLDL

HLD+15

11,2

1,7

0,561 – 1,513

2,00

7,75

1,5

WC-Co

330 – 890 HLD+15

HLC

3,0

1,4

0,49 – 1,344

2,00

3,1

1,5

WC-Co

350 – 960 HLC

HLG

90,0

3,0

0,9 – 2,25

3,0

20,0

2,5

WC-Co

300 – 750 HLG


Comment lire et représenter la valeur de dureté ?

La valeur de dureté de l’essai de dureté Leeb comprend trois composantes :

  1. une valeur de dureté numérique ;
  2. les deux lettre majuscules HL, qui signifient dureté Leeb (« Hardness » en anglais ou « Härte » en allemand) ;
  3. la désignation de l’échelle Leeb qui définit l’appareil de lancement et les paramètres liés.

Exemple de représentation et de lecture d’une valeur de dureté :

780 HL D

780                       … Valeur de dureté

HL                         … Selon Leeb

D                          … Méthode Leeb avec corps percuteur sphérique en cobalt au carbure de tungstène avec rayon de 1,5 mm et masse de 5,45 g.