Qu’est-ce qu’un duromètre ?
Un duromètre est un instrument de mesure utilisé pour déterminer la dureté d’un matériau.
La dureté est déterminée en comprimant ou en rayant l’éprouvette avec une force spécifique, puis en mesurant la taille de la déformation ou des marques. Il existe différents types de définitions de la dureté, tels que Rockwell, Vickers et Brinell. Il est donc important d’utiliser un duromètre correspondant aux propriétés de l’objet testé.
Les duromètres stationnaires sont le type d’appareil le plus courant. Toutefois, il existe également des appareils portables qui peuvent être utilisés pour effectuer des essais dans n’importe quel endroit.
Utilisations des duromètres
Les duromètres sont utilisés pour le développement de nouveaux produits et pour le contrôle de la qualité des produits existants. Chaque objet testé ayant une dureté différente, il est nécessaire d’utiliser l’appareil d’essai de dureté approprié à chacun d’entre eux.
1. La vérification de la qualité des matériaux
Dans le cadre du contrôle de la qualité d’un produit, ils sont utilisés pour vérifier si le produit a une dureté suffisante pour répondre aux exigences de la conception.
2. La comparaison des matériaux
Les duromètres sont utilisés pour comparer des matériaux de même type ou de types différents. Cela permet de sélectionner le matériau le mieux adapté à une utilisation particulière.
3. La recherche et le développement
Les duromètres sont utilisés pour évaluer l’efficacité de nouveaux matériaux et traitements lorsqu’ils sont développés.
4. Le dépannage
Dans le cadre d’une analyse de la défaillance d’un produit, la dureté d’un composant défaillant est mesurée pour aider à identifier la cause de la défaillance.
Principe des duromètres
Il existe différents duromètres dont les principes de mesure diffèrent. L’appareil approprié doit être choisi en fonction de l’utilisation de l’objet testé et de la dureté.
1. Le duromètre Rockwell
Cette méthode permet de calculer la dureté à partir de la profondeur de l’empreinte réalisée en pressant un pénétrateur en diamant contre l’objet à tester. Le pénétrateur avec un angle de 120° est classé comme “HRC”, tandis que HRA mesure les feuilles minces et autres avec une force d’essai plus faible. le HRB utilise quant à lui une bille d’acier au lieu d’un pénétrateur en diamant. La dureté est exprimée par exemple par “HRC70”.
2. Le duromètre Brinell
Cette méthode calcule la dureté en fonction de la surface de l’empreinte faite dans l’échantillon et de la charge appliquée pendant le processus de pressage. L’empreinte est faite en pressant une bille d’acier en carbure cémenté contre le duromètre. Cette méthode ne permet pas de mesurer des objets minces ou de petite taille. En revanche, elle convient pour mesurer ceux dont la dureté est inégale ou dont la surface est rugueuse. Elle est exprimée en HB ou HBW.
3. Le duromètre Vickers
Cette méthode calcule la dureté à partir de la longueur diagonale de l’indentation faite dans l’échantillon en pressant un pénétrateur diamanté à poids carré avec un angle d’inclinaison de 136° et la charge appliquée à ce moment-là. Il est basé sur le même principe de mesure que la dureté Brinell, mais peut mesurer une gamme plus large de matériaux. Des duromètres Micro-Vickers sont également disponibles pour mesurer la dureté de surface avec des charges d’essai très faibles.
4. Le duromètre Shore
Cet appareil calcule la dureté en faisant tomber un marteau en diamant sur un échantillon et en mesurant la hauteur du rebond. Alors que Rockwell, Brinell et Vickers représentent la dureté contre l’indentation, la dureté Shore représente la résilience dynamique. Elle peut également être utilisée pour mesurer la dureté des produits expédiés, car elle ne laisse pas de rayures ou de marques après la mesure.
5. Le duromètre portable
Une charge est appliquée à un pénétrateur dont la pointe ressemble à une aiguille. La dureté est calculée en fonction de la profondeur à laquelle le pénétrateur est enfoncé. Les duromètres portables permettent d’effectuer facilement des mesures sur le site de production. Les matériaux souples tels que le caoutchouc et les élastomères sont mesurés à l’aide du type A. Ceux en plastiques durs sont quant à eux mesurés à l’aide du type D, et sont étiquetés “HDA80”, “HDD70”, etc.
“HDA80” est parfois également décrit comme “dureté Shore A 80”, ce qui peut être confondu avec la dureté Shore, il faut donc être prudent. Elle ne convient pas à la comparaison directe de matériaux ayant des modules d’élasticité très différents et, ces dernières années, elle est rarement utilisée en Europe et ailleurs.
6. Le duromètre de type stylo
Cette machine est utilisée pour mesurer la dureté superficielle des revêtements peints en appliquant une charge à un stylo dont la pointe a une forme fixe. La dureté est mesurée à l’aide de stylos de 6B à B, HB, F, H à 6H. La dureté de ceux-ci est déterminée en vérifiant visuellement la présence de rayures de 3mm ou plus. La dureté du stylo la plus dure (par exemple 5H) est celle qui ne provoque pas de rayures.
7. La dureté Mohs
Bien qu’il ne s’agisse pas d’un duromètre, il existe une méthode de détermination de la dureté des minéraux appelée “dureté de Mohs”. Il existe 10 ou 15 niveaux de dureté pour chaque minéral standard, contre lesquels on frotte et la dureté est déterminée par le point auquel l’objet est rayé.
Autres informations sur les duromètres
Remarques sur l’utilisation duromètres
La dureté, tout comme la longueur et le poids, n’a pas de définition claire et n’est déterminée que par l’appareil d’essai de dureté correspondant. C’est pourquoi on ne peut que se fier à la valeur mesurée, car il n’est pas possible de vérifier par d’autres moyens si la valeur mesurée est exacte ou non.
Il est nécessaire d’inspecter quotidiennement le mécanisme de mesure de la charge et des dimensions de l’instrument de mesure afin de s’assurer qu’il n’y a pas d’écarts. Il convient de noter qu’il existe deux types d’inspection : en premier, la vérification directe par un expert, qui est effectuée régulièrement. En second, la vérification indirecte, où un échantillon de dureté connue est mesuré quotidiennement pour vérifier la normalité.
Si des mesures sont effectuées sur le même échantillon à l’aide de différents types d’appareils d’essai de dureté, l’ordre de dureté de l’échantillon peut changer d’un appareil à l’autre. Cela est dû au fait que la dureté est définie de manière différente pour chaque appareil, comme indiqué ci-dessus. Il existe des tables de conversion qui permettent de faire correspondre la dureté de chaque duromètre. Toutefois, il est d’usage d’utiliser le même duromètre pour les échantillons à comparer si l’on veut recueillir des données correctes.