DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL

La barre métallique soumise à l'essai était maintenue horizontale, chaque extrémité était serrée dans un mandrin coaxial ; l’un solidement encastré constituait le point fixe, l’autre servait d’axe à une poulie de 7 cm. de rayon (à la gorge), ce mandrin reposait sur des poulies croisées comme dans une machine d’Atwood, les pertes par frot-

tement furent ainsi faibles (pour des essais où la barre était libre ils furent d'environ 2 0/0 des forces). Des poids étaient suspendus à la poulie de façon à former un couple, et grâce à 2 poulies de renvoi, l'axe, c'est-à-dire la barre essayée n'était soumise qu à une très faible charge verticale. Au-dessous des poids pendaient des ailettes en zinc, immergées dans l’eau, empêchant les oscillations pendulaires des poids et celles causées par la détorsion du fil tenseur (figure n° |).

Fig. 1.

P : poulie amplificatrice du couple de torsion à l’axe de laquelle est rigidement lié le barreau à l'essai. D D’: poulies de renvoi supportant les forces verticales. u uw’ : poids sensiblement égaux, assurant la torsion. À : amortisseur empêchant les oscillations pendulaires et de détorsion du fil.

La barre passait dans un four électrique, à résistance en fil de nichrome, long d'environ 15 cm. dont le diamètre intérieur était inférieur à 2 cm. Deux écrans en carton d'amiante fermaient le four, ne laissant qu’un jeu de | mm. autour de la barre, et atténuaient l’échauffement du reste de l'appareil dû au rayonnement des extrémités du four.

Ce four était maintenu à une température constante au moyen de lampes-résistances à filament de fer dans l'hydrogène, dispositif déjà employé au cours d'expériences antérieures (l).

Le réglage de l'intensité passant dans le four se faisait d’une façon très sensible au moyen d’une bobine de self à fer variable, bien préférable à

(1) Bulletin Société Chimique, 1923, XXXIII, p. 422.

er

une résistance à curseur. Une variation d’enfoncement du noyau de fer d'environ | cm. donnait une variation correspondante de l'intensité inférieure à 0,1 amp. Ces variations se produisant sans arcs ni interruption de courant.

Un faible courant de CO” desséché passant dans le four sans causer de perturbations, une fois l'équilibre atteint, prévenait une oxydation trop rapide des échantillons employés qui eût amené la formation d’une couche adhérente et continue d'oxyde susceptible de faire varier la vitesse de déformation et de diminuer le diamètre du métal de la barre.

La température du four était sensiblement constante et uniforme sur 3 à 4 cm. au centre du four et mesurée en ce point par un couple Pt—Pt (Rh 10 0/0) dont la soudure était à quelques millimètres de la barre. Toutes les précautions d'usage étaient prises pour le couple, et la température était lue sur un millivoltmètre à aiguille très sensible. Durant une expérience la température lue était presque constante (+ 1°). Les diverses expériences n étaient repérées dans l'échelle des températures qu'à 5-10° près.

Un miroir monté sur la barre elle-même, à l’extérieur du four fournissait à 80 cm un spot lumineux suivant tous les mouvements de la barre et les inscrivait sur un papier photographique enroulé sur un cylindre enregistreur vertical mû par un mouvement d'horlogerie. Le cylindre, placé dans une boîte étanche à lumière munie seulement d'une étroite fenêtre suivant une génératrice, et l'emploi de papiers lents au chloro-bromure permettait d'opérer en plein jour, à l'abri d’une trop grande lumière.

Tant pour assurer une température uniforme que pour faciliter la technique des opérations, les : barreaux de 26 cm. de long et de 0 cm. 8 de diamètre, environ, étaient amincis en leurs milieux à un diamètre moitié sur une longueur de 3 à 4 cm. J'ai toujours admis que la torsion se localisait en cette fraction plus mince et plus chaude puisque placée au centre du four, comme me l'avait montré un second miroir porté par le barreau vers la partie fixe : le spot de ce miroir, enregistré sur le même papier m a toujours prouvé l'immobilité de ce point et en aurait enregistré une torsion éventuelle ou un glissement du barreau dans la môchoire du mandrin. Cette affirmation est encore renforcée par le mémoire de M. Seigle (1) : « Résistance des aciers à la torsion et à la flexion entre la température ordinaire et le rouge visible ».

(1) Revue de Métallurgie, 19, 1922, p. 178.

Ps D

P E afp © ET Le s À TT r de, G Fig. 2.

S : bornes du secteur, alternatif 110 v. 42 p. EE’ : écrans en amiante. L : lampes-résistances régulatrices à filament G : courant de COZ. de fer dans l’hydrogène. P - pp - nx° : poulies, de torsion, de renvoi, de soutien V : voltmètre (30-25 v.). de l’axe.

R, 7 : résistances à curseur. MM : mandrins liant la barre au système. F : bobine de self à fer variable. B : éprouvette à l'essai. À : ampèremètre. mm : miroirs enregistrant la torsion entre les F : four à résistance de nichrome. extrémités de l’éprouvette. C : couple Le Chatelier.

Le montage est représenté schématiquement Description d’une expérience. — On amène tout

dans la figure n° 2.

Les essais ont porté sur divers barreaux indiqués dans le tableau I.

Tableau 1 Lon- Ê Partieamincie Pro gueur pis PE 0 vette mètre Lon - Diatotale gueur | mètre cm. | cm. cm. cm.

ë £ Acier mi | 2S 94? Jacob Holtzer 1 très pur 6 0.40 < 0,02 % C 0 43 Acier du commerce 0.37 < 0,02 % C PTT ET 0.45 Acier Jacob Holtzer Cr très pur 0,9 % C 0.38 LS Cuivre électrolytique 0.46 en barres

d'abord le four à une température voisine de celle de l'expérience au moyen de la seule résistance r, le courant ne passant pas alors dans les lampes L, ce qui permet de faire monter très vite le four à sa température de marche sans craindre de fondre le flament de fer. Puis on ajuste le voltage aux bornes des lampes au moyen de la résistance R, corrigeant simultanément l'intensité dans le four avec r. On a pris soin de mettre le fer de la bobine à mi-course pour permettre l’ajustage final. Avec un peu de pratique ce réglage devient très simple et rapide. On dispose alors la barre à essayer et on règle le courant de gaz carbonique. Le couple thermoélectrique a été fixé une fois pour toutes, dans le four à une place bien repérée. On agit sur le noyau de fer de la bobine jusqu’à obtention de la température désirée que l’on maintient 10 à 15 minutes avant de faire agir le couple de torsion.

La même barre servait un grand nombre de fois, mais les charges appliquées ne paraissent jamais avoir provoqué un écrouissage tel que le recuit indiqué ne suffise à ramener la barre à un état assez voisin de l'état primitif. En effet deux expériences identiques, séparées par d’autres nettement différentes donnaient des résultats concordants, les différences n’excédant pas la moyenne des

erreurs expérimentales. Il faut toutefois excepter les expériences faites dans l'intervalle de température 600-630°, zone d’aberrance sur laquelle je reviendrai à la fin de ce mémoire. Quelques irrégularités se sont produites aux basses températures, soit que les charges employées aient amené un écrouissage notable, soit plutôt que la température de l'expérience fût trop basse pour recuire la barre.

Les miroirs étant fixés, on disposait les poids sur la poulie et on laissait le spot inscrire sur le papier sensible les déplacements du barreau.

Dès la mise en charge le spot décrit un segment sensiblement vertical correspondant à la déformation élastique instantanée. Ce segment n’est jamais

JH,-227 T-617° I 9109" P=CIT 10049° M 1110 9°

miroir fixe

sur mes photographies, car cette déformation a une amplitude très grande et je réglais le spot bien au-dessous du cylindre, de façon à n'enregistrer que la zone des déformations permanentes.; d'ailleurs sa trace eût été le plus souvent invisible {comme je l’ai vérifié) à cause de la grande vitesse dé torsion qui ne laissait pas au spot lumineux le temps d'impressionner ce papiér très lent.

Puis la vitesse de torsion décroît et tend assez vite vers une valeur constante ; le segment s’incurve et le spot trace une droite inclinée (la torsion du barreau et la rotation du cylindre étant proportionnelles au temps). L'inclinaison de cette droite permet la mesure de la vitesse de torsion.

Le cylindre employé mesurait 30 cm. de circonférence et faisait un tour en | heure. La vitesse dévenait constante au bout de 5 minutes environ. J'ai estimé qu’un segment rectiligne de 12 à 15 cm.

me suffisait pour calculer son inclinaison avec une précision de 0,01 à 0,02 pour les plus faibles pentes, précision supérieure à celle des résultats expérimentaux. Cette partie de l'expérience demandait donc de 30 à 35 minutes.

Au bout de ce temps j'ajoutais une surcharge aux poids (le plus souvent un poids déterminé de mercure que je faisais couler doucement) en évitant tout choc. Le même phénomène se reproduisait, la déformation élastique devenant à peine sensible pour une surcharge pas trop forte. Au bout d'un temps égal j'ajoutais encore une surcharge.

La hauteur du cylindre (24 cm.) ne m'a que rarement permis de faire 4 expériences.”

Durant l'expérience je lisais le millivoltmètre toutes les 5 minutes. J’ajoutais à ces lectures les corrections dues aux variations de température de la soudure froide, d’après la table publiée par MM. Burgess et Le Chatelier (1). Pour le couple et les températures employées ; 2° de variation à la soudure froide amenaient une correction de 1° à la soudure chaude — Ja correction fut presque toujours insignifiante.

L'opération totale, y compris le réglage du four demandait environ 3 heures. L'’angle total de torsion était au maximum de 60°.

Dans des expériences préalables je m'étais assuré que le segment rectiligne, base de mes mesures, gardait une pente sensiblement constante, pour une charge et une température fixées, pendant plus de deux heures, ce qui justifie le temps relativement court de mes expériences. Mais étant donné la difficulté assez grande de garder plus d'une heure et demie une température constante à +1°, entre 500 et 800°, j'ai préféré ne pas prolonger mes expériences trop longtemps, d'autant plus que le secteur parisien est sujet à une série de pointes très brusques et considérables (variations de voltage observées de 105 à 120 volts).

Le graphique enregistré a l’aspect sûivant : (fig. n° 3) qui est le dessin approximatif du photogramme indiqué.