Essai d’impact automatique à basse température à commande par micro-ordinateur JB‑300WD

Présentation du produit :

L’essai d’impact automatique à basse température, commandé par micro-ordinateur, modèle JB‑300WD, est destiné à déterminer la résistance des matériaux métalliques aux chocs sous charge dynamique, afin d’évaluer leurs propriétés en régime dynamique. L’énergie d’impact absorbée par l’échantillon est obtenue en affichant sur le cadran la différence entre l’énergie potentielle initiale du pendule et l’énergie potentielle résiduelle après l’impact. L’énergie maximale d’impact est de 300 J ; un pendule de 150 J est fourni en option. Les échantillons utilisés ont une section transversale de 10 × 10 mm. Cet appareil dispose d’une énergie d’impact élevée et convient aux métaux ferreux présentant une ténacité à l’impact importante, tels que les aciers et leurs alliages.

Cet appareil combine les essais à basse température et les essais d’impact en un seul équipement. Il est équipé d’un dispositif pneumatique spécial d’alimentation des échantillons, assurant une introduction automatique. Grâce à un système de positionnement par face d’appui pneumatique, l’échantillon est parfaitement centré, ce qui garantit que, dès la fin de l’essai à basse température, le temps entre la sortie du four et le début de l’impact ne dépasse pas 4 secondes, améliorant ainsi la précision des essais et l’efficacité du travail. Le refroidissement des échantillons, la stabilisation à la température constante, le réglage de la température, le prélèvement du pendule, son accrochage, l’alimentation des échantillons, leur positionnement ainsi que l’impact sont tous commandés automatiquement par voie électrique. Après l’impact, l’énergie résiduelle permet au pendule de se relever automatiquement, prêt à effectuer le prochain essai d’impact. C’est pourquoi cet appareil révèle tout son avantage dans les laboratoires réalisant des essais d’impact à basse température en continu, ainsi que dans les industries métallurgiques et les entreprises de fabrication mécanique qui mènent de nombreux essais d’impact à basse température.

Cet appareil est équipé d’un ordinateur et d’une imprimante, et dispose d’une fonction de double commande et de double affichage. Il utilise un contrôle et une mesure automatisés par PLC, et effectue des calculs à partir de l’angle de rebondissement du pendule mesuré par le codeur rotatif après la rupture de l’éprouvette. Il affiche automatiquement la valeur de l’angle de rebondissement β, l’énergie d’absorption fournie par le pendule à l’éprouvette, ainsi que la ténacité au choc ak. Grâce à l’ordinateur et à un logiciel spécialisé de traitement et de contrôle des données, il est possible d’éditer les données et de générer des rapports d’essai; il permet également de sauvegarder et d’imprimer les données expérimentales, la valeur moyenne des trois essais, ainsi que l’heure de l’essai et le numéro d’ordre, et peut enfin assurer la transmission à distance des données. L’écran de l’ordinateur affiche en temps réel la courbe de refroidissement, facilitant le suivi du temps de refroidissement de l’éprouvette.

Le corps principal de l’impacteur est fabriqué en acier moulé, ce qui lui confère une rigidité et une stabilité constantes tout au long de l’essai, une grande résistance aux chocs, une faible tendance à la déformation, des résultats d’essai précis et une longue durée de vie. L’utilisation d’un embrayage à couple élevé et d’un moteur de puissance importante assure un mouvement plus fluide et sans vibrations lors du relevage et du lâcher du pendule. La section basse température repose sur une technologie de refroidissement par compresseur à cascade ; grâce au principe d’équilibre thermique et à un système de brassage circulaire, elle permet un refroidissement automatique et homogène de l’échantillon, ainsi qu’un maintien de la température constante et un réglage précis de celle-ci.

Cet appareil a été conçu et fabriqué conformément à la norme nationale GB/T 3808‑2002 « Vérification des machines d’essai d’impact à pendule », et il réalise les essais d’impact sur les matériaux métalliques selon la norme nationale GB/T 229‑2020 « Méthode d’essai Charpy au pendule pour les matériaux métalliques », tout en étant conforme au règlement de vérification JJG 145‑2007 relatif aux machines d’essai d’impact à pendule. En modifiant la configuration structurelle et en remplaçant les pièces correspondantes, notamment en installant une lame R8, il peut également satisfaire aux exigences des normes internationales pertinentes, telles que les normes américaines et européennes ASTM E23, EN 10045, ISO 148 et ISO 83.

Paramètres techniques :

Introduction à la structure :

Les principaux composants de cet appareil sont :

Unité centrale, dispositif de refroidissement, système d’alimentation, dispositif de positionnement, armoire de commande électrique, micro-ordinateur, etc.

1. Hôte : Il est composé du corps de l’appareil, d’un mécanisme de transmission, d’un dispositif de déclenchement et de retrait du pendule, d’un organe indicateur, d’un pendule, ainsi que d’un dispositif automatique d’activation du mouvement du pendule, entre autres.

1) Partie de la suspension et du détachement mécaniques :

Après avoir appuyé sur le bouton « Prise de pendule », le pendule se soulève et s’accroche; la goupille de sécurité sort. En appuyant sur le bouton « Alimentation automatique », l’essaiur effectue les opérations suivantes : alimentation de l’échantillon → positionnement → serrage → mise en place de l’échantillon. Puis, après avoir pressé le bouton « Rétraction de la goupille », on actionne le bouton « Choc » pour réaliser un essai d’impact. Une fois l’échantillon rompu, le pendule se relève automatiquement et s’accroche; la goupille de sécurité ressort elle aussi automatiquement, prêt à procéder au prochain essai d’impact.

2) Organe d’indication :

L’instrument de mesure a pour fonction d’afficher l’énergie d’absorption du spécimen lors de l’essai; il est composé d’un cadran gradué, d’une aiguille et d’un dispositif de remise à zéro. Cet appareil est commandé par micro-ordinateur et intègre deux systèmes de lecture des données; les résultats de l’essai sont affichés simultanément sur l’ordinateur.

3) Partie du pendule :

Le pendule est composé de plusieurs pièces, notamment le masselotte, la lame, la tige du pendule, les articulations, les embouts et les crochets. Afin de faciliter le remplacement par l’utilisateur de pendules de différentes énergies, un outil de démontage est fourni avec l’appareil.

2. Dispositif à basse température : Il se compose principalement de deux parties : le système de refroidissement et le réservoir à basse température.

Après avoir mis sous tension l’alimentation électrique et l’interrupteur de refroidissement, le compresseur à haute température se met en marche. Lorsque les conditions d’allumage du compresseur à basse température sont réunies (environ 5 minutes plus tard), ce dernier démarre automatiquement, et le système de refroidissement entre dans son régime de fonctionnement normal. Le compresseur de refroidissement fonctionne en continu ; lorsque la température à l’intérieur du réservoir approche la valeur de consigne, l’élément chauffant installé dans le réservoir de refroidissement commence à fournir de la chaleur selon une régulation PID, afin de compenser l’excès de froid généré par le système et d’assurer un maintien stable de la température.

3. Mécanisme d’alimentation : Une fois l’échantillon refroidi à la température requise dans l’appareil de basse température, il est acheminé rapidement et de manière fiable sur la surface d’appui de l’enclume; c’est précisément ce que réalise cet organe. Le dispositif d’alimentation pneumatique se compose principalement de deux parties: le vérin et le mécanisme d’acheminement. Le mouvement du système d’alimentation résulte de l’entrée d’air comprimé dans le vérin, qui entraîne le piston et, par conséquent, la tige d’alimentation, assurant un déplacement linéaire rapide vers l’avant ainsi qu’un retour en position initiale. Les phases d’avance, de recul et d’arrêt de la tige d’alimentation sont commandées par des signaux électriques émis par la vanne d’inversion pneumatique du vérin d’alimentation et par des interrupteurs magnétiques, qui pilotent respectivement les mouvements d’avance et de recul du vérin. En ajustant la position des interrupteurs magnétiques, il est possible de régler finement la position de la tige d’alimentation ainsi que la vitesse de freinage.

4. Mécanisme de positionnement : L’échantillon doit être plaqué contre le flanc de l’embase, de sorte que la entaille de l’échantillon soit exactement centrée sur l’axe du pendule. Le maintien de l’échantillon contre le flanc de l’embase est assuré par le dispositif de positionnement. Lorsque l’échantillon est acheminé vers l’embase avant par la tige d’alimentation, une lame ressort fixe le pousse‑échantillon et le fait avancer en le maintenant plaqué contre le flanc de l’embase. Dès que l’extrémité arrière de l’échantillon n’a pas encore quitté la lame ressort, tandis que son extrémité avant entre en contact avec la surface de l’embase arrière (sur une distance de 2 à 3 mm), le commutateur magnétique du vérin du système d’alimentation pneumatique émet un signal ; le vérin de positionnement se met alors en marche, entraînant aussitôt le dispositif de positionnement. La tige de positionnement du dispositif atteint sa position de service, et les plots élastiques latéraux du dispositif exercent une pression sur l’échantillon jusqu’à ce que son extrémité avant soit parfaitement plaquée contre la surface de positionnement du dispositif, achevant ainsi le positionnement de l’échantillon.

Lorsque le vérin d’alimentation est revenu, l’électro‑aimant se réarme après avoir reçu un nouveau signal, et le mécanisme du vérin de positionnement s’éloigne de la surface de positionnement de l’échantillon, afin de procéder à l’impact.

5. Système de contrôle électrique :

Le système de commande électrique de cet appareil est un système de contrôle à microprocesseur PLC Panasonic, développé et conçu en interne par notre entreprise.

Configuration principale de l’équipement :

1) Un appareil principal de 300 J

2) Un pendule de 150 J et un pendule de 300 J

Lame de coupe conforme à la norme américaine R8, 2 pièces

3) Boîte d’échantillons, une pièce

4) Un ensemble de dispositif de régulation de la température de refroidissement (monté sur l’unité principale)

5) Dispositif automatique d’alimentation et de positionnement, un ensemble (monté sur la machine principale)

6) Ensemble du dispositif de transmission à balancier (monté sur la machine principale)

7) Dispositif automatique de suspension et de pendaison, un ensemble (monté sur la machine principale)

8) Un ordinateur de marque

9) Imprimante A4 de marque, une unité

10) Logiciel spécialisé de traitement et de contrôle des données, un ensemble

11) Démonteur, un exemplaire (pour le remplacement du pendule)

12) Vis d’ancrage, quatre pièces

13) Dispositif de protection de sécurité : un ensemble (possibilité de personnalisation avec un filet de protection entièrement fermé)

14) Pompe sans huile et sans gaz, une unité

15) Armoire de commande, un appareil

Présentation générale de la procédure expérimentale :

1. Prise de position : En appuyant sur le bouton de mise en mouvement, le moteur entraîne la vis sans fin ; une fois l’embrayage électromagnétique alimenté et engagé, il fait tourner le pendule dans le sens antihoraire. Lorsque le pendule atteint sa position, le capteur optique de proximité détecte le signal, le verrou de sécurité se verrouille, l’embrayage électromagnétique est déconnecté et le pendule se bloque à la position prévue.

2 Réfrigération : La technologie de cascade à compresseur d’origine est utilisée pour assurer le refroidissement des essais. L’échantillon est placé dans une enceinte d’essai, elle-même insérée dans la chambre de refroidissement ; à l’intérieur de cette dernière, des tubes de refroidissement en cuivre entourent l’enceinte d’essai, tandis que, à l’extérieur de ces tubes, une plaque chauffante permet de réguler la température de refroidissement. Lorsque la température atteint la valeur réglée, la plaque chauffante assure le contrôle de cette température, et l’équilibre thermique est exploité pour parvenir à la température de consigne souhaitée.

3 Alimentation : Le système d’alimentation utilise le principe pneumatique : un vérin effectue une action d’aspiration et de traction pour extraire l’échantillon du congélateur et le placer dans la mâchoire de serrage, tandis qu’un vérin de positionnement fixe l’échantillon à la position standard prédéfinie sur le support de frappe. Le mouvement de l’ensemble d’alimentation est assuré par l’air comprimé qui pénètre dans le vérin, entraînant le piston et, par conséquent, la tige d’alimentation, qui effectue un déplacement linéaire rapide vers l’avant puis un retour en arrière. Les phases d’avance, de recul et d’arrêt de la tige sont commandées par des signaux électriques émis par la vanne d’inversion pneumatique du vérin d’alimentation et par des interrupteurs magnétiques, qui pilotent respectivement les mouvements d’avance et de recul. En ajustant la position des interrupteurs magnétiques, il est possible de régler finement la position de la tige d’alimentation ainsi que la vitesse de freinage.

4 Choc : Une fois l’échantillon placé en position d’impact, appuyer sur le bouton de rétraction du verrou ; la goupille de sécurité se rétracte. Ensuite, actionner le bouton d’impact : le pendule se désaccouple et tombe librement sur l’échantillon. Le système enregistre automatiquement les données. Grâce à l’énergie potentielle libérée lors de l’impact, le système de contrôle acquiert le signal ; le moteur entraîne la vis sans fin, l’embrayage électromagnétique s’active, et le pendule revient en position de suspension, prêt pour l’essai suivant.

5 logiciels : L’interface est la suivante (affichage en temps réel de la courbe de refroidissement, avec une visualisation intuitive de la température et du temps de refroidissement)