mesure de dureté brinell avec bille carbure bic

[moissan]

bonjour

je cherchait un moyen economique de mesurer la dureté des piece trempé

j'aime bien la mesure de dureté brinell , mais limité par la dureté de la bille en acier , j'avais dans l'idée d'essayer avec du carbure : je viens de penser a une source très economique de bille carbure : les stylo a bille !

dans un bic cristal il y a une bille carbure de 1mm de diametre ... et dans les bic pointe fine orange une bille de 0,8mm

je viens de faire un essais : ça pénètre bien dans une bague de roulement sans abimer la bille : ça va donc meriter de construire un truc pratique

pour l'acier on doit mettre une charge P/D 2 = 30
3tonne pour diametre 10mm
30kg pour 1mm

pour faire cet essai j'ai simplement coincé la bille entre le roulement et une clavette , et serré avec une pince multiprise : effort largement superieur a 30kg : le but etant plutot de verifier si la bille etait assez dure

je n'avait pas le bon appareil photo ... en prenant de trop près c'est trouble

j'ai sorti un microscope bas de gamme de chez aldi , ça marche mais n'est pas fait pour ça : eclairage par transparence , pas fait pour y mettre des piece lourde ... c'etait juste pour verifier le principe ... une webcam avec un objectif adapté fera mieux

 

[Pousse Toc]

Il touche sa bille le garçon !

C'est pas couillon comme idée.
Il ne vous reste plus qu'à établir une procédure pour obtenir des résultats fiables et répétitifs

Cordialement

 

[moissan]

le probleme est surtout de ne pas perdre la bille ... 1mm ce n'est pas gros

pour faire cet essai j'ai collé la bille avec du scotch transparent : posé le scotch sur le roulement pour mettre la bille au bon endroit puis l'autre bout de fer dessus

maintenant que j'ai verifié que ce genre de bille est assez dure , il faut que je lui fasse un support pratique

pour faire des mesure precise il faut appliquer une force precise : faire un truc qui applique 30kg ne sera pas une grande prouesse

il faudra aussi chiffer l'image du microscope

 

[ilfaitvraimentbeau]

ça, c'est une super idée! il fallait y penser... à suivre...

 

[Pousse Toc]

Camarade Moissan, je préfère vous voir perdre le bille que la boule.....
J'ai bien dit la boule et pas les ......m'enfin !

Cordialement

 

[moissan]

perdre la boule ça peut etre dangereux

c'est l'histoire de quelqu'un qui jouait a la petanque près d'un asile ... il a envoyé sa boule trop loin et elle est passé sous la grille ... il est entrée , et le gardien lui a demandé "qu'est ce que vous faites la " il a repondu "je suis ma boule" ... il n'en est pas ressorti

pour les bille de stylo on en trouve autant qu'on veut

 

[moufy55]

Vous réinventez le principe de la trousse a biller type "Morin" récemment passée en estimation:
Avec un simple compte-fil millimètre, les matières "étalon" dont vous connaissez la dureté et une frappe constante, il est simple de se faire une courbe de correspondance !

Je ne pensais pas les billes de stylo si résistante, d'autant plus que tout le reste est en plastique...

 

[JeanYves]

Bsr ,

A suivre avec interet

 

[moissan]

la bille entre un etalon de dureté et la piece , ça peut se comprendre pour une bille de 10mm ... ça evite de faire une mecanique appliquant exactement 3 tonnes ... mais ça degrade la precision car il faut mesurer le diametre de l'empreinte sur l'etalon , et l'empreinte sur la piece , plus l'incertitude de l'etalon

pour une bille de 1mm il faut un effort de 30kg : c'est plus simple de faire un truc pour appliquer le bon effort que d'utiliser des etalon de dureté : il n'y aura donc qu'une mesure de diametre d'empreinte a faire

et peu etre une extrapolation de norme car la charge a P/D 2 =30 est adapté aux acier moyen ... pour du plus dur ou le brinel n'etait jamais utilisé , il faudra choisir une charge plus forte pour avoir des empreinte suffisantes

bien sur la mesure de dureté vickers serait mieux adapté ... mais les penetrateur diamant pour vickers sont un tout petit peu plus cher que les stylo ...

ma premiere idée etait de faire une imitation de penetrateur vickers en affutant du carbure ... mais ça demandera un certain travail , a refaire si le carbure ne tient pas le coup ... avec les bille de stylo si une piece trop dure abime la bille ça ne coute rien de la changer

 

[JeanYves]

Un penetrateur à bille , c'est pas tres cher !
Mais avec une bille l'echelle de dureté est limitée , et c'est plus haut que c'est interessant .

Pour celui qui veut se bricoler un truc dans le genre , à mon avis ce qui merite le plus d'attention est le moyen de charge .
Et il y a differents systemes , à levier le plus souvent , par chute d'une masse aussi ...
Et un compte fil comme moyen de mesure .

 

[moissan]

pour une bille de 1mm le compte fil a loupe ne suffit pas : le microscope , ou la webcam avec objectif special est beaucoup mieux ... le resultat va bientot arriver

le petit diametre de bille permet une charge assez faible : il serait possible de faire un penetrateur manuel trés simple contenant un ressort chargé a 30kg et en buté : quand on appuie sur la piece a plus de 30kg le ressort s'enfonce et on sent qu'on a atteind l'effort prevu

je decouvre un avantage du penetrateur a bille : pas de probleme si on avance pas exactement droit ... contrairement au cône du hrc ou a la pyramide du vickers , qui ne doit pas supporter les systeme approximatif , ou qui marche en diamant et ne tiendrait pas en carbure

 

[Pousse Toc]

Vous réinventez le principe de la trousse a biller

Notre camarade Moissan ne prétend pas avoir inventé quoi que ce soit.(d'ailleurs cela se saurait ! )
Mais son idée de réutiliser des billes de stylo est sympa.
Reste comme je l'ai dit une procédure à établir.
Pour que notre autre camarade Jean-Yves, (véritable puits de science es matériaux) s'y intéresse..............

Cordialement

 

[JeanYves]

Bsr ,

J'ai pratiqué dans ce domaine longtemps Pousse-toc , j'essaye de transmettre à d'autres qui s'y interessent aussi .

Le principe des essais de durete est assez simple , l'idée d'utiliser une bille en carbure bon marché , est bonne ! Pour avoir des resultats fiables et reproductibles comme tu dis , il faut un moyen de charge bien etudié , regulier , fidele .

 

[moissan]

autres image de l'empreinte avec une webcam toute simple dont l'objectif peut etre devissé pour voir de très près ... tellement près que l'objettif touche presque et que l'eclairage est mauvais

une regle transparente donne l'echelle ( une vraie graphoplex )

ça sera mieux avec un objectif de focale plus longue pour grossir encore plus sans etre trop pres

 

[Pousse Toc]

Bsr ,

J'ai pratiqué dans ce domaine longtemps Pousse-toc , j'essaye de transmettre à d'autres qui s'y interessent aussi .

Le principe des essais de durete est assez simple , l'idée d'utiliser une bille en carbure bon marché , est bonne ! Pour avoir des resultats fiables et reproductibles comme tu dis , il faut un moyen de charge bien etudié , regulier , fidele .

Vous m'agacez Jean-Yves, nous sommes presque toujours d'accord !

Ce qui me plait dans l'idée de Moissan, c'est qu'il ira au bout des choses.
Je le pense tout à fait capable de nous pondre un truc fiable avec du matos à trois francs six sous.
C'est plein cadre avec les fondamentaux de ce forum.

Cordialement

 

[pierrepmx]

Bonsoir,

rt notez bien que ça n'est pas souvent que Moissan nous poste des photos... Champagne !

 

[moissan]

la webcam a un objectif de focale trop courte , quelque mm , on en trouve des plus longue
http://www.lextronic.fr/R2732-pour-mini-cameras.html
avec la 12mm ça sera plus pratique

mais je mesure les objectif du microscope aldi : l'objectif X4 fait une focale d'environ 25mm : c'est impecable monté sur la webcam , ça permet d'agrandir l'empreinte autant que l'on veut en gardant l'objectif assez loin de la piece : ça va etre bon moyen de mesure pour beaucoup d'autre chose

il n'y aura pas de photo de l'empilage a la dubout que j'ai fait pour essayer : l'essai est simplement assez concluant pour justifier de faire un montage serieux

en cherchant ce qu'on trouve comme objetif de microscope je voit que cette idée d'utiliser un objectif de microscope est connue et utilisé a un autre niveau
http://www.eos-numerique.com/forums/f134/faire-de-la-microphotographie-avec-un-objectif-de-microscope-191315/

l'objectif a focale 12mm de lextronic a le bon filetage pour se visser dans la webcam , mais le filetage ne sera pas assez long pour faire la mise au point , il faudra de toute façon ralonger

je croyais que ces petit objectif avaient un filetage 12x0,5 mais en mesurant mieux c'est plutot 11,7x0,488 (52filet/pouce) : il va falloir faire des filetages batard pour faire des chose qui se montent sur les webcam ordinaire

 

[JeanYves]

Bjr ,

Il semble que tu oublies le systeme de charge !

Ensuite , je trouve que l'utilisation d'une webcam n'est pas vraiment adaptée !
Parcequ'il n'y a pas de referentiel de mesure , par de regle de reference etalon .
On ne peut tout de même pas se baser sur un regle Graphoplex pour mesurer avec precision des empreintes de dureté .
Des dimensions qu'il est necessaire d'apprecier au centieme , avec tes données : Ø 1 x 30 kg , tu passes de 145 HB à 118 HB avec un ecart de 0.05 mm , par exemple .
Il est necessaire de mesurer au minimum avec une loupe graduée ou un petit microscope d'atelier .

Deja si tu prenais une regle de PC se serait bien mieux !
Les regles etalon existent , dans le temps il y en avait avec chaque microscope ,
c'est realisable aussi , mais là faut s'accrocher .

 

[moissan]

pour appliquer la charge , je ne me fait aucun soucis , ce n'est pas les moyen qui manquent , levier rapport 10 et poids de 3kg ... ou verin a air comprimé ... ou ressort

je m'occupe d'abord de ce qui est moins ordinaire : la mesure optique

avec le bon objectif , l'image est bien meilleure que celle que j'ai montré , et il suffit qu'une piece etalon soit posé a coté de l'empreinte pour faire une mesure aussi precise qu'on veut ... même pas besoin de compter les pixel sur une image : coller l'image sur qcad , et mettre des cotes

pour avoir mieux que la regle l'etalon sera un vernier de pied a coulisse

avec l'objectif de focale 25mm l'objectif est assez loin de la piece il y a très peu de paralaxe , et vu la forme du vernier il peut etre très près de l'emprunte

j'ai aussi pensé mettre une graduation a l'interieur du microscope , au point focal ... c'est une solution classique , mais pas si bonne que ça : le coefficient entre la graduation et la piece depand de la mise au point : il faut une optique de très haute qualité pour que la mise au point soit bien nette , si il y a une ambiguité sur la mise au point , ça change le coefficient entre graduation et piece

la webcam avec objectif special servira a un tas d'autre chose

 

[pierrepmx]

Salut Moissan,

il y avait eu des discussions sur ce genre de choses (je m'y intéresse depuis quelques temps), et déjà Jean-Yves n'était pas d'accord avec l'idée de la wabcam-microscope USB que j'avais proposé et penchait plutôt pour un petit microscope traditionnel d'occasion.
Mais je pense quand-même toujours c'est bien plus facile avec l'informatique moderne qu'avec un microscope optique.
Je suis sur que que Jean-Yves n'en sera pas fâché

L'idée du vernier de PAC est excellente (le bord gradué est biseauté, bon pour la parallaxe), je n'y aurai pas pensé, PAC digital oblige...
Il faut se rappeler qu'il faut appliquer un coefficient de correction : si je ne me trompe pas, avec un vernier au 1/20e, appliquer un coefficient de 1/(1-1/20) = 1/0.95 = 1,05263157895.

Mais avec une bille aussi petite, il faut bien zoomer. On aura une erreur sur la calibration plus une erreur sur la mesure. Plus celle sur la calibration de la force : poids + le bras de levier appliquant la force + défauts de rigidité éventuel de la machine.

Je pense à unez amélioration opérationnelle que je trouve importante qui repose sur la très faible profondeur de champ de l'objectif. (en gros, j'ai réinventé l'eau tiède )
Lorsque l'image est nette, on est forcément toujours à la même distance du plan de l'objet et avec la même amplification. J'ai vérifié avec le microscope USB que j'ai. D'ailleurs, c'est parfaitement identique avec un microscope classique équipé d'un graticule de mesure.
Donc pas besoin de mesurer une règle étalon à chaque fois. Une seule fois suffit, pour établir l'amplification optique.
Et comme il n'y a pas besoin d'avoir à la fois la règle et l'empreinte sur l'image, ça élimine toute difficulté provenant de différences de hauteur entre le plan des graduations et le plan de l'empreinte.
En mesurant plusieurs graduations contiguës, on "sample" la règle et on en déduit une valeur moyenne une fois pour toutes (au centre, si distorsions dues à l'objectif).
[PS pas besoin d'intégrer un graticule dans l'optique: sûrement pas facile à faire !)

Si l'on n'a pas d'échantillons étalonnés (pas le cas général), il faut mesurer ou estimer la force au niveau de la bille, et mesurer une règle étalon (PAC) pour établir l'amplification optique. Avec ces paramètres, on établit une formule qui intègre ces constantes et donnera la dureté en fonction du diamètre en pixels. Une seule mesure à faire, pas de règle à sortir et à mettre dans le champ.
La mesure se fait donc tout bêtement pixels.
La formule reste valable tant que la machine n'est pas modifiée, brutalisée ou usée.

Si on a des étalons de dureté, deux échantillons connus, de dureté assez différente suffisent pour déduire la valeur numérique de la force appliquée (avec plus d'échantillons, on améliore la fiabilité du résultat, bien sur).
Je n'ai pas établi si c'était plus précis.
Pour déterminer l'amplification optique, il y a alors deux méthodes ( je n'ai pas non plus fait le calcul pour savoir quelle est la meilleure) : mesurer une règle étalon, ou la déduire des mesures des échantillons connus.
Une fois l'étalonnage réalisé, on fait des mesures en pixels, et on appliquer une formule Brinell légèrement adaptée.

Avec OpenCV (Open computer Vision) au lieu de Gimp ou QCad, la mesure peut être automatique : le soft trouve le cercle tout seul, détermine s'il est bien rond, extrait le diamètre (ou sa moyenne) et affiche la dureté tout seul, avec estimation de l'erreur et rejet des "mauvaises" empreintes (transition imprécise due à un mauvais éclairage ou un mauvais état de surface).
Ça n'est pas du tout l'usine à gaz que l'on pourrait croire !

 

[moissan]

bien sur , avec un vernier de pied a coulisse il faut tenir compte que ce n'est pas exactement des mm ... ce n'est pas un calcul trop difficile

la profondeur de champs des objectif de microscope est faible quand il sont de bonne qualité avec une grande ouverture , et une faible focale

avec un microscope bas de gamme comme celui d'aldi il y a de l'ambiguité dans la mise au point ça ne me donne pas envie d'y integrer une graduation

l'image de la wecam avec un objectif bien choisi est meilleur que ce que l'on voit dans l'occulaire du microscope

celui qui a deja un bon microscope n'a besoin que de la graduation a l'interieur : accessoire disponible pour tous les bon microscope ... mais pour celui qui n'a pas de bon microscope la solution a webcam sera plus economique

on voit aussi des truc tout fait vendu comme microscope usb , qui sont simplement des webcam avec objectif du même genre que ce que je fait , mais c'est des tas de plastique qu'on ne sait pas comment fixer solidement : le montage que je vais faire sera plus rigide et plus pratique

 

[nraynaud]

Bsr ,

J'ai pratiqué dans ce domaine longtemps Pousse-toc , j'essaye de transmettre à d'autres qui s'y interessent aussi .

Le principe des essais de durete est assez simple , l'idée d'utiliser une bille en carbure bon marché , est bonne ! Pour avoir des resultats fiables et reproductibles comme tu dis , il faut un moyen de charge bien etudié , regulier , fidele .

on est à combien de résolution sur une dureté ? 10% - 15% ?
l'important dans un sens c'est de voir si la trempe a pris, et dans l'autre sens de vérifier que c'est revenu, non ?

 

[stanloc]

Le problème avec une bille c'est que plus le métal à tester est dur et plus la mesure sera de piètre qualité.
Stan

 

[nraynaud]

je vois. En plus le rayon d'une calotte, c'est un peu relou comme forme pour aller retrouver la force.

Est-ce que meuler une fraise carbure cassée en cône n'est pas possible ?

 

[duredetrouverunpseudo]

Est on obligé de mesurer l'empreinte que la bille laisse.

Si la force d'appui et reproductive, il est plus simple de mesurer directement l'enfoncement lors du test

 

[pierrepmx]

Salut,

Le problème avec une bille c'est que plus le métal à tester est dur et plus la mesure sera de piètre qualité.

en effet, j'ai fait une petite vérification :

Le diamètre de l'indentation doit faire entre 0.24*D et 0.6*D (D = diamètre de la bille)
Ce qui correspond à une plage entre 95HB et 650HB pour 1mm et 30kg (standard, équivalent à 10mm et 3000kg).
Dans ces conditions, 650HB <=> 58HRC.

Une mesure de l'empreinte avec une incertitude égale à +/-1% de D (0.01mm) conduit à une erreur d'estimation de la dureté de :
Empreinte 0.24mm H=650HB +/-8.5%
Empreinte 0.40mm H=196HB +/-5%
Empreinte 0.60mm H=95HB +/-3.7%

Sous réserve de l'homogénéité du métal, du bon l'état de surface de l'échantillon et d'une épaisseur suffisante (0.54mm mini avec la bille de 1mm et 30kg) .
Ces écarts correspondent à chaque fois à 4 ou 5 points sur l'échelle Rockwell (B et C, si applicable).

Noyer qu'une erreur de +/-1% sur F (poids, ratio des bras de leviers) crée une erreur relative identique (+/-1%) et indépendante de la dureté mesurée.

Il faut donc soigner la mesure optique de l'empreinte, l'erreur sur cette mesure étant démultipliée dans le résultat final.

Et voici la dure réalité : exemple d'utilisation pas particulièrement optimisée, et donc représentative, d'une webcam de base ou d'un petit microscope 640x480 (il y a mieux, mais c'est pour fixer les idées), bien étalonnée.

Si une empreinte de diamètre d=0.5mm est capturée dans 400 pixels, avec une transition sur 10 pixels (5 à gauche plus 5 à droite, cumulés), on a une incertitude de 10/400/2 = +/-1.25% de d ; c.a.d. +/-2.5% de D.
L'incertitude résultante sur HB est supérieure à +/-10%.
À 0.24mm (empreinte mini acceptable), on arrive à 192 pixels, incertitude sur d=5%, incertitude sur HB supérieure à +/-40% !
Décevant, au point que j'ai cru me tromper dans les calculs .
Finalement, le compte fil avec la bille carbure de 10mm, c'est pas si mal !

Il faut donc un max de résolution et de contraste sur le bord de l'empreinte. Voire plusieurs grossissements calibrés.
À méditer.
Comme c'est le même phénomène avec le microscope optique de la méthode traditionnelle, je me demande quelle précision on obtient dans ce cas. Il doit y avoir plusieurs grossissements ou une table micrométrique hors de prix ????

 

[pierrepmx]

Est on obligé de mesurer l'empreinte que la bille laisse.

Si la force d'appui et reproductive, il est plus simple de mesurer directement l'enfoncement lors du test

C'est comme-ça que fonctionne le "Micro-Duromètre" que j'ai décrit quelque part sur le forum : on peut choisir diamant ou bille. J'avais d'ailleurs recalculé la dureté HB en fonction de l'enfoncement.

D'ailleurs, c'est pareil dans le tests Rockwell (à la précontrainte près) : par définition, c'est une mesure d'enfoncement.
À part HRC et HRA (diamant), les autres échelles Rockwell utilisent des pénétrateurs à billes de différents diamètres.
Par ex. HRB utilise une bille de 1/16' (env. 1.6mm).

 

[moissan]

mesurer l'enfoncement du penetrateur sous la charge , au lieu de l'empreinte ? c'est le principe de la dureté rockwel : ça demande une machine très rigide : une machine rockwell est plus rigide qu'une petite fraiseuse ! ce n'est pas la voie pour faire un systeme economique

mesurer l'enfoncement entre zero et charge maxi ne vaut rien : c'est trop aleatoire a faible charge ou la piece peut bouger : la solution est trouvé dans l'essai rockwel : un precharge pour bien tout caler , mise a zero de la mesure de deplacement , et application d'une charge supplementaire et mesure de l'enfoncement

faire un penetrateur conique en carbure ? c'est possible mais est ce qu'il va tenir le coup ? si la pointe s'ebreche en quelques mesures comment savoir ce que valent les resultat ? le cone ou la pyramide sont bon avec le diamant et sa très grande dureté

pour appliquer une charge precise , il n'y a besoin d'aucune rigidité de la machine : quand un verin pousse de 30kg qu'il prenne appui sur un bati rigide , ou qui plie d'un cm ne change rien ... sauf si la deformation fait un effort en travers qui sabote tout : la neccessité n'est donc pas la rigidité mais la stabilité : que ça pousse droit

le systeme pour faire 30kg pour le brinell sur une bille de 1mm conviendra aussi au vickers ou l'on utilise des charges inferieure a 50kg

la mesure brinel a fait ses preuve avec des bille en acier trempé dur , pour mesurer des acier juste un peu moins dur ... en remplacant la bille en acier dur par du carbure ça suffit a decaller vers le haut la capacité de mesure

mais en gardant la même charge de 30kg les empreinte seront trop petite : le P/D 2 =30 est adapté aux acier moyen : on prend P/D 2 = 10 pour les alliage d'alu ou P/D 2 = 2,5 pour les allages de plomb : il faudra peut etre une autre charge pour les acier dur

 

[duredetrouverunpseudo]

Billage puis lecture optique, puis traitement info sa fait lourd et multiplie les sources d'erreur.

Au pire, biller des dureté connut en mesurant l'enfoncement. permet de faire une échelle de conversion avec les résultats trouvé par l'outils home made

 

[moissan]

finalement microscope ou webcam avec objectif de microscope ça fait exactement la même precision

le mauvais eclairage sous l'objectif x4 du microscope venait de l'objectif prolongé par un tube completement inutile : j'ai coupé ce tube pour faciliter l'eclairage par le haut , c'est utile aussi bien sur le microscope que sur la webcam

faut il mettre une graduation dans le microscope ? quand on remplace l'occulaire simple par "l'oculaire USB" ça met la puce dans le microscope exactement ou se forme l'image , donc ou il faudrait mettre la graduation : les pixel de la puce peuvent donc servir de graduation : il n'y a rien a inventer , il suffit d'etalonner : le microscope aldi va donc remplir le besoin sans rien d'autre a faire que couper le tube inutile qui empechait le bon eclairage

quand on regarde le schema optique d'un microscope sur wikipedia ce n'est pas facile a comprendre : le schema n'a aucune proportion realiste : il faut vraiment regarder le vrai microscope pour voir les dimension : ça vaudra le coup de mettre un schema avec des dimension exacte

Billage puis lecture optique, puis traitement info sa fait lourd et multiplie les sources d'erreur.

le passage de l'image dans l'ordinateur n'est pas une source d'erreur : au contraire c'est plutot une façon de bien chercher le diametre de l'empreinte sur l'image , beaucoup plus facile qu'avec la graduation dans un microscope