Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

LMM – Laboratoire de Métallurgie Mécanique Procès-verbal de travail pratique Ti

LMM – Laboratoire de Métallurgie Mécanique Procès-verbal de travail pratique Titre But du travail Matériaux étudiés (désignation et composition) Auteur(s) Les chapitres suivants doivent être déployés sur maximum 4 pages : 1. Méthode et appareils de mesure 2. Mesures, observations et résultats 3. Discussion 4. Conclusion TP Traction Date : 13/11/2020 Assistante : Adeline Durand Étudier les courbes de traction des six échantillons de métaux différents pour calculer leurs propriétés et les comparer à leurs valeurs usuellement trouvées dans la bibliographie scientifique tout en prenant en compte des incertitudes liées aux mesures effectuées Désignation du matériau Composition Type de traitement thermique Cuivre Cu recuit Laiton Cu38Zn2Pb recuit Al 1050 Al >99.5%, Fe < 0.4%, Si<0.25%, Mg<0.05%, Cu<0.05%, Mn<0.05% ,V<0.05%, Zn<0.05% recuit Al 6082 0.6-1.2%Mg, 0.4-1.0%Mn, 0.7-1.3%Si,Fe<0.5% T6 (mise en solution, trempe et revenu) Al 6082 0.6-1.2%Mg, 0.4-1.0%Mn, 0.7-1.3%Si,Fe<0.5% 0 (recuit) Acier S235 0.35%C, 0.9%Mn, 0.04%P, 0.15-0.4%Si,0.05%S recuit Noms,Prenoms Signature Groupe Guède Axel Rebour Paul Paffi Gabriel C8 1) Partie expérimentale 1.1) Matériel à disposition Tout d’abord les éprouvettes utilisées sont toutes plates, de sections constantes prolongées par des têtes de section supérieures. Cette forme spécifique permet une homogénéité dans la répartition des contraintes internes le long de l’éprouvette et ainsi permet d’éviter une disparité de déformation entre le centre et les extrémités des échantillons. Figure 1 : photo des échantillons Pour effectuer les tests de traction, une machine de traction équipée d’un extensomètre basé sur des jauges résistives est à disposition. Cet extensomètre va permettre de mesurer la déformation et ainsi exprimer cette déformation en fonction de la force appliquée par la machine de traction pour obtenir les courbes de traction des matériaux. Figure 2 : Photo d’un extensomètre de contact 1.2)Déroulement du test de traction Durant l'expérience, chaque échantillon doit être placé de verticalement à l’aide des guides gradués de la machine de traction afin que la contrainte exercée par la machine soit uniaxiale. Une fois l’échantillon placé, il faut le soumettre dans un premier temps à une vitesse de déformation de 2mm/min dans le domaine élastique, puis, dans un second temps à une vitesse de 15mm/min lorsque l’on rentre dans le domaine de la déformation plastique. Le test s’arrête soit lorsque l’éprouvette est cassée, soit lorsqu'elle est suffisamment fragile pour pouvoir se briser en la pliant avec une force minime. Dans ce test nous allons donc chercher à contrôler la vitesse de déformation et non la force appliquée pour éviter que la machine continue à exercer une force alors que l’échantillon est cassé ce qui pourrait s’avérer dangereux pour l’utilisateur de la machine. 2/8 1.3)Utilisation des données Une fois les tests terminés, les courbes de traction sont obtenues en traçant la fonction f(e)=σ avec e la déformation relative de l’éprouvette c’est-à-dire la différence entre la longueur de l’éprouvette et sa longueur initiale le tout divisé par la longueur initiale et S la contrainte appliquée sur l’éprouvette c’est-à-dire le rapport entre la force appliquée par la machine de traction et la surface de la tête de l’éprouvette. A partir de ces courbes on va pouvoir déterminer les propriétés suivantes Rp0.2 , Re,i, Re,s, Rm, E : -Rp0.2 est la valeur de la contrainte à la déformation 0.2% -E est obtenu en calculant la pente de la régression linéaire entre 0.2*Rp0.2 et 0.5*Rp0.2 -Rm est la valeur maximale de la contrainte que l’on applique au matériau sans qu’il ne casse -Re,i et Re,s concernent uniquement l’acier 235, ils sont obtenus en prenant les valeurs extrêmes des contraintes lors de la baisse de contrainte appliquée symbolisée par une droite de pente négative sur la courbe de traction ayant lieu entre le domaine élastique et plastique. Ainsi , Re,i est la valeur qui marque la fin de la chute de contrainte et Re,s le début de cette chute 1.4)Incertitudes Bien sûr il ne faut pas négliger les incertitudes liées aux mesures effectuées lors des tests, les principales étant celles liées à la mesure de la section de la tête des éprouvettes avec le pied à coulisse et celles de la force donnée par la machine de traction. On néglige donc l’erreur liée à l’extensomètre ce dernier étant supposé très précis. Il y a donc le cumule de trois erreurs : celle lié à la mesure de l’épaisseur, celle liée à la largeur de la section et celle de la valeur de la force appliquée : Les calculs des incertitudes sont donc les suivants : -L’erreur sur la mesure de la force est donnée par la machine de traction : -L’erreur sur la mesure de la section de l’éprouvette : Pour mesurer la contrainte on cumule donc les deux erreurs car σ = F/A , de plus sachant que l’incertitude liée à la déformation et sachant que E =σ/e avec E le module de Young on a 2) Résultats 2.1) Erreurs relatives Tableau 1:Sections des éprouvettes avant l’essai de traction 3/8 Métaux étudiés Cuivre Laiton (Cu38Zn2Pb) Al 1050 Al 6082 Al 6082 Acier S235 Traitements thermiques Recuit Recuit Recuit T6 O Recuit Largeur (±0,01mm) 9,00 8,99 9,05 9,05 9,04 9,07 Épaisseur(±0,01mm) 2,00 2,01 5,02 3,00 3,01 3,02 2.2)Tableau Récapitulatif Tableau 2 : Données expérimentales /Données théoriques selon les différents matériaux Avec Exp qui renvoie aux résultats trouvés expérimentalement et Th qui renvoie aux résultats théoriques. (valeurs théoriques selon les sources (1),(2),(3) ). 2.3) Courbes de traction selon les matériaux Figure 3 : Courbe partielle de traction de l’acier S235 4/8 Echantillon Cuivre Laiton Al 1050 Al 6082 O Al 6082 T6 Acier S235 Exp Th Exp Th Exp Th Exp Th Exp Th Exp Th Rp0.2 [Mpa] 22.09 60 182.2 120 20.38 28 43.23 60 309.2 250 Re,s:343.2 Re,i:306.3 415 Rm [Mpa] 211.4 400 415.2 360 78.97 76 121.7 130 335.9 290 411.9 415 E [Gpa] 128.3 124 115.8 100: 130 71.36 65/ 75 75.22 65/ 75 73.8 65/ 75 219.6 205/ 215 eh[%] 42.81 - 31.07 - 29.88 - 20.87 - 7.22 - 21.00 - Figure 4 : Courbe partielle de traction de l’Aluminium 6082 0 Figure 5 : Courbe partielle de traction de l’Aluminium 6082 T6 Figure 6 : Courbe partielle de traction de l’Aluminium 1050 5/8 Figure 7 : Courbe partielle de traction du cuivre Figure 8 : Courbe partielle de traction du laiton Figure 9 : Courbe de traction des différents échantillons 6/8 3) Discussion Pour chaque échantillon on observe sur la courbe de traction 3 parties bien distinctes : -une zone élastique caractérisée par son module de Young et sa limite élastique Re -une zone plastique caractérisée par sa résistance à la traction Rm -une zone plastique avec striction (diminution de la section) menant jusqu'à la rupture Il est important de noter que bien que les matériaux et leurs courbes de tractions soient différents,ces 3 zones sont présentes pour chacun d’entre eux. 3.1)Cuivre et Laiton Au vu des résultats on remarque une résistance élastique 8 fois plus élevée pour le laiton ( Rp0.2 = 182 MPa) que celle du cuivre( Rp0.2 = 22 Mpa) , celle-ci peut s'expliquer par l’apport important de zinc dans sa structure. De plus, on note une nette différence de résistance à la traction entre le cuivre ( Rm = 211 Mpa) et le laiton ( Rm = 414 Mpa), environ 2 fois plus importante. On peut donc déduire que l’apport de zinc permet au laiton d’avoir de meilleures propriétés mécaniques que le cuivre pur. Concernant le module de Young, il est un tout petit peu plus élevé pour le cuivre (128 Gpa pour le cuivre contre 115 Gpa pour le laiton). Finalement on peut voir à l’aide de la déformation résiduelle que le cuivre est plus ductile que le laiton . 3.2) Aluminiums Concernant la limite élastique des aluminiums on observe une faible limite élastique pour les Al 6082 O (Rp0.2=43 Mpa) et Al 1050 (Rp0.2=20.38 Mpa) au contraire de l’Al 6082 T6 avec une forte limite élastique (Rp0.2 = 310 Mpa). Pour la résistance à la traction des différents aluminiums, on observe une faible résistance pour l’aluminium 1050 recuit ( Rm= 79 Mpa) mais des résistances 2 fois ( Rm = 122 Mpa) et 4 fois ( Rm = 336 Mpa) plus importantes pour les aluminums 6082 avec des traitements thermiques O et T6 respectivement. Enfin on peut noter une ductilité plus faible pour l'Al 6082-T6 que pour les autres aluminiums. Ces différences de résistance élastique et résistance à la traction s'expliquent bien évidemment par les différentes compositions entre les Aluminiums 1050 et 6082 mais aussi par leurs différents traitements chimiques pour les Aluminiums 1082 O et 1082 T6. On observe pour de mêmes matériaux tels que les aluminiums des modules de Young sensiblement égaux(~70 Gpa) confirmant que cette propriété est intrinsèque au matériau et ne change pas selon les traitements thermiques du matériau . 3.3) Acier S235 On parle de résistance élastique supérieure et inférieure dans le cas de l’acier. En effet l’acier est un alliage qui contient du carbone (<2%pds) dans les interstices de la structure, celui-ci va bloquer les dislocations. Il est donc nécessaire d’appliquer une certaine contrainte (Re uploads/Finance/ tp-traction-1.pdf