DURETÉ
Rôle de la dureté. — La dureté des bois peut jusqu’à un certain point servir à mesurer leur aptitude à recevoir le travail des différents outils ; mais c’est dans cet ordre d’idées que l'étude des bois présente certainement, dans l’état actuel de la science, le plus d’incertitude et de difficulté.
Bien que l’on entende dire, à chaque instant, qu'un bois est plus ou moins dur, ou plus ou moins difficile à travailler on ne peut en réalité, assigner aucun sens précis à ces expressions, attendu que leur significalion varie suivant le genre de travail auquel elles s'appliquent et il est indispensable, pour ce motif, de préciser l’espèce de l’outil employé ou la nature de l’opération à laquelle on suppose le bois soumis.
On conçoit, en effet, qu’un bois puisse être difficile à clouer ou à percer à la vrille quoiqu'il soit facile à raboter, et qu’un bois facile à clouer puisse, par exemple, être difficile à tourner. .
Je ne connais d’autre travail spécial sur la résistance des bois à: l’action des différents outils que les recherches faites par M. Coquilhat, Capitaine d’artillerie belge, et qui ont été publiées en 1850 dans le
ee CR à
Journal des armes spéciales sous le titre: Expériences sur la résistance utile produite dans le forage et le sciage des bois, faites à Tournay, en 1848 et 1849. Mais dans ces recherches, entreprises comme complément d'expériences analogues sur la résistance utile produite par le forage des métaux et des pierres, M. Coquilhat ne s’est pas préoccupé de
rechercher à quelles propriétés élémentaires du bois devaient être rapportés les chiffres qu'il a trouvés, ni de donner une définition de ces propriétés qui se rapportent évidemment à ce que l’on désigne habituellement sous le nom de dureté. |
Différents genres de dureté.— M. Hugueny, professeur au lycée de Strasbourg, a consacré un volume à l’étude de la dureté des corps, mais il s'occupe spécialement de celle des métaux et n’a pas donné une définition et des procédés de mesure qui puissent s’appliquer sans modification à l'étude des bois. Il a été toutefois conduit à distinguer la dureté normale, qui produit la résistance qu’un corps oppose à l’enfoncement normal d’une pointe, de la dureté fangentielle qui produit la résistance qu’oppose ce corps au déplacement latéral de la pointe enfoncée d’une quantité déterminée.
Il mesure la dureté normale par l'effort nécessaire pour enfoncer d'une quantité déterminée.et très-petite une pointe de forme donnée, et la dureté tangentielle par l'effort nécessaire pour déplacer cette pointe en la maintenant enfoncée à la même profondeur.
Il a construit des appareils très-précis, fondés sur l’emploi de vis micrométriques, pour mesurer ces différents efforts et a pu ainsi vérifier que la dureté varie, dans les substances cristallisées, suivant l'orientation des axes des cristaux par rapport à la direction de la pointe et à celle de son mouvement. |
Il a été amené, enfin, à distinguer deux genres de dureté, selon que l'enfoncement de la pointe produit, dans la surface. essayée, une dépression sans déchirures ou une raie à bords séparés, c’est-à-dire selon que l’on dépasse la limite d’élasticité sans atteindre la limite de résistance à la rupture, ou que l’on atteint cette dernière limite.
Il est évident que le premier genre de dureté doit être en relation avec la limite d’élasticité du corps étudié, et que le second doit être en relation avec sa résistance à la rupture.
1 Recherches expérimentales sur la dureté des corps et spécialement sur celle des métaux.
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Dans l'étude des bois, ce qu’il importe surtout de déterminer, c'est la résistance qu'ils opposent aux différents genres de transformations que l’on doit leur faire subir, transformations qui toutes s’exécutent à l'aide d'outils produisant des ruptures ou des séparations de fibres, c’està-dire que c’est le second genre de dureté, celle qui doit se trouver en relation avec la résistance du bois à la rupture que l’on doit considérer.
Le premier genre de dureté ne joue, en effet, un rôle important que dans des emplois généralement restreints, par exemple l’emploi du bois pour l'impression, dans lequel la dureté de la planche gravée contribue à augmenter le nombre des tirages, ou pour la confection d’aires ou de planchers sur lesquels doivent se mouvoir des corps pesants, meules, roues, traîneaux etc., auquel cas, la dureté facilite la manœuvre de ces corps.
Influence de la direction des fibres sur la dureté. — Maïs, en se bornant même à l'étude du second genre de dureté, il est facile de se rendre compte qu’il ne suffit pas, comme le fait M. Hugueny, de distinguer une dureté normale et une dureté tangentielle, et qu'il faut évidemment aussi faire intervenir la direction des fibres du bois.
Si l’on suppose, en effet, un outil tel qu’une lame de rabot, agissant sur la face plane d’un morceau de bois, il est certain qu’il éprouvera une résistance différente si cette face plane est normale aux fibres du bois supposées sensiblement parallèles, ou si, au contraire, cette face plane est dans le plan des fibres. Dans ce dernier cas enfin, la résistance sera probablement différente si l’outil travaille dans le sens de la longueur des fibres, ou si, au contraire, il travaille perpendiculairement à ces fibres, dans le sens de la largeur du plateau.
De ces trois résistances, la première dépend évidemment de la résistance élémentaire des fibres du bois à la rupture transversale ou plutôt au cisaillement transversal ; la deuxième dépend en majeure partie de la résistance à la séparation des fibres dans le sens longitudinal ou à la fente longitudinale ; la troisième enfin dépend principalement de la résistance à la séparation des fibres dans le sens transversal ou à la fente transversale.
Si au lieu d’agir sur un plan parallèle aux fibres, ou sur un plan normal, la lame de rabot agissait dans un plan oblique, la résistance opposée par le bois serait évidemment une composante de deux de ces résistances élémentaires ou même de toutes les trois,et l’on conçoit que, par une étude approfondie, on puisse arriver à déterminer la résistance
qu'éprouvera cet outil, connaissant les trois résistances élémentaires indiquées ci-dessus, et la direction donnée à l'outil dans le travail.
On peut faire des observations analogues sur l’emploi des différents outils qui servent à travailler les bois, et l’on est amené ainsi à reconnaître que la résistance totale qu’ils éprouvent doit être une fonction de ces trois résistances élémentaires, fonction qui doit varier avec la forme de l'outil et avec la direction du travail.
Ces considérations suffisent pour montrer les difficultés que rencontre l'étude générale de la résistance des bois.
Elles font pressentir qu’au point de vue purement scientifique, il devrait être suffisant de déterminer, pour chaque essence, les trois résistances élémentaires que nous avons appelées résistance au cisaillement, résistance à la fente longitudinale et résistance à la fente transversale. Mais pour obtenir ces données, il faudrait encore déterminer, par l'expérience, la manière dont ces trois genres de résistance se lient à la forme de l’outil et à son genre d’action, et la facon dont elles se composent entre elles, suivant la direction du travail par rapport aux fibres.
Mesure de la dureté. Procédé de Muschenbroeck. — Un moyen simple de déterminer ces résistances élémentaires paraît être d’ailleurs d’essayer de fendre ou de couper des morceaux de bois de largeur et d'épaisseur déterminées, en employant des coins ou couteaux effilés d'angle donné et de largeur au moins égale à la largeur du morceau. La résistance pourrait se mesurer par le nombre de coups nécessaires pour produire la séparation du morceau, à l’aide de la chute d’un poids donné tombant sur le coin, d’une hauteur constante.
C’est précisément le procédé qu’a employé le physicien Muschenbroeck, en 1729, et qui se trouve décrit dans son ouvrage ? et dans le livre précédemment cité de M. Hugueny !.
Il se servait de l'appareil représenté sur la planche VI. Cet appareil se composait d’une boule d'ivoire À suspendue par un fil à un support B et formant ainsi un pendule que l’on écartait de la verticale d’une quantité constante en amenant le fil en contact avec une règle C.
1 On verra plus loin, à propos du glissement, un autre moyen de déterminer ces trois résistances élémentaires.
2 Physicæ experimentales et geometricæ dissertationes. — Jntroductio ad cobærentiam corporum firmorum. — Cap. X. — Tentamen de corporum durite, 1729-1756.
