Les essais de matériaux, notamment de dureté, constituent un élément fondamental mais utile de l'analyse des propriétés d'un composant et peuvent être réalisés selon une multitude de méthodes et de techniques. La détermination de la valeur de dureté offre une perspective précieuse de la durabilité, de la résistance, de la souplesse et des capacités de divers types de composants, de la matière brute aux échantillons préparés et aux produits finis. Dans le contexte du marché mondial extrêmement concurrentiel actuel, dont les attentes en termes de précision et de productivité sont élevées, les conséquences des erreurs de qualité et/ou de productivité sont lourdes. Le contrôle de la fabrication, de la recherche et de la qualité doivent plus que jamais dépendre lourdement de techniques nouvelles et évolutives pour révolutionner, rationaliser et soutenir les processus existants plus conventionnels pour tenir le rythme concurrentiel. Des avancées considérables, au développement exponentiel en termes de matériel, d'électronique et de logiciels ont conduit à des équipements d'essai de dureté beaucoup plus sophistiqués, capables de fournir rapidement et de manière fiable des informations utiles et essentielles sur les propriétés des matériaux.

Transversale automatique et analyse d'image


Knoop and Vickers sont deux des essais de dureté les plus courants, utilisés dans les micro et macro essais pour déterminer la dureté des matériaux sur la base de la mesure de la taille d'une empreinte en forme de losange laissée par l'application d'une force spécifique. La nature du processus d'essai dicte généralement l'application d'une force relativement légère, produisant des empreintes de taille extrêmement petite qui doivent être mesurées à l'échelle du micron. Les techniques conventionnelles actuellement employées impliquent l'utilisation de microscopes à objectifs de résolution variable intégrés au duromètre pour mesurer manuellement à travers un oculaire. Comme on peut le prévoir, ce processus est chronophage, subjectif et potentiellement rempli d'erreurs. Il n'est pas rare qu'un technicien produise et mesure visuellement des centaines d'empreintes par jour, la fatigue étant susceptible de compromettre le processus de mesure avant l'augmentation de la quantité d'empreintes. Ajoutez à cela la nécessité de produire une analyse complète de dureté transversale consistant souvent en des quantités d'empreintes supérieures à 15 chacune, généralement à plusieurs reprises sur un même échantillon, et le désir d'instiller les techniques technologiques perfectionnées actuelles devient évident. Au cours des quelques dernières années et sans aucun doute davantage à l'avenir, de plus en plus de processus d'essai manuels ont et continueront à céder rapidement la place à l'automatisation dans tous leurs aspects. De nouvelles techniques sont réalisées dans la préparation du matériau, le mouvement de platine, les analyses de résultats et même les rapports. De telles technologies en cours de mise en œuvre dans de nombreux laboratoires partout dans le monde sont la phase transversale automatique et la lecture de l'analyse d'image des empreintes Knoop et Vickers.

Un système Knoop ou Vickers automatique se compose généralement d'un duromètre intégralement contrôlable incluant une tourelle à rotation automatique ainsi que l'actionnement de l'axe Z pour appliquer l'empreinte et comme moyen de mise au point automatique sur l'échantillon. Ajoutez à cela un ordinateur standard équipé d'un logiciel spécialisé, une phase transversale XY automatique et une caméra vidéo USB, et vous obtenez un système d'essai de dureté entièrement automatisé qui, une fois configuré avec des échantillons et un programme mémorisé, peut être laissé sans surveillance pour produire et mesurer une quantité pratiquement illimitée d'empreintes transversales et en établir le rapport.

Les technologies les plus récentes éliminent la plupart des matériels qui posaient des problèmes de fonctionnement et encombraient l'espace de travail par le passé. Le mouvement de la platine par l'intermédiaire d'une manette virtuelle et, sur certains systèmes, les contrôleurs de platine, sont intégrés au logement de la platine. Les avancées en termes d'algorithmes de mouvement de la platine et de conception mécanique ont produit une répétabilité et une précision XY meilleures que jamais, primordiales dans les exigences de précision transversale comme l'analyse de profondeur superficielle. Bien que l'analyse d'image et le mouvement automatisé de la platine ne soient pas des concepts nouveaux dans l'essai de dureté, les développements sont permanents et continuent à se traduire par des améliorations spectaculaires du processus. La technologie des caméra a évolué de la capture d'image au Firewire IEEE et à l'USB, éliminant le matériel supplémentaire alors même que la résolution des caméras et les possibilités de champ de visualisation augmentaient. Les capacités des caméras actuelles et en cours de développement, associées aux capacités de traitement des ordinateurs actuels et aux progiciels en constante amélioration, ont considérablement amélioré la précision, la répétabilité et la fiabilité de la lecture d'empreinte automatique. Les limitations du passé en termes de finition de surface, d'éclairage, d'étalonnage préalable à la configuration, de seuil et de taille de pixel ont toutes été éliminées au fil des améliorations permanentes. Le résultat est une capacité et une dépendance accrues à laisser l'instrument exécuter la tâche, contribuant à une augmentation considérable du rendement, de la cohérence, et surtout à libérer l'opérateur pour endosser d'autres responsabilités. La possibilité d'utiliser des platines XY plus grandes, capables de maintenir 2, 4 ou même 6 échantillons à la fois dans un éventail de types de fixations élargit davantage la productivité. Les transversales pré-programmées et enregistrées sont ouvertes, les échantillons sont alignés dans les porte-échantillons et, en un seul clic, la pénétration, la lecture et les rapports sur une multitude de transversales sur chaque échantillon sont initiés. L'autofocus limite les problèmes de clarté de l'empreinte due à la variation de position Z. Les logiciels les plus récents autorisent même différentes échelles, forces et objectifs de microscope au sein et entre les transversales. L'automatisation des essais devient de plus en plus bénéfique également dans les applications d'essai de dureté Rockwell, particulièrement dans les modèles répétitifs comme les essais Jominy où le nombre de barres peut entièrement faire l'objet d'un essai et d'un rapport, sans surveillance après avoir cliqué sur la souris.