ASTM E8 | ASTM E8M Méthode d’essai normalisée pour l’essai de traction sur matériaux métalliques
L’ASTM E8 / ASTM E8M décrit l’essai de traction uniaxial sur matériaux métalliques à température ambiante ainsi que la détermination des grandeurs caractéristiques telles que la limite d'élasticité conventionnelle, limite d'élasticité, le prolongement de la limite d'élasticité, la résistance à la traction, l’allongement à la rupture de même que la striction de rupture.
Les grandeurs caractéristiques donnent des informations sur la résistance et la ténacité du matériau.
ASTM E8 vs. ASTM E8M Éprouvettes & Dimensions Vidéo / Réalisation de l'essai Vitesses d’essais & Méthodes de régulation Régulation du taux d’allongement Systèmes d’essais Autres normes importantes FAQ
Différences entre la norme ASTM E8 et la norme ASTM E8M
À proprement parler, cette norme ASTM contient deux normes, de sorte que la norme ASTM E8 doit être distinguée de la norme ASTM E8M. Tandis que l’ASTM E8 se réfère aux unités de mesure „inch“ et „pound“, l’ASTM E8M utilise les unités SI. Cela signifie que les grandeurs caractéristiques déterminées selon un système d'unités ne sont pas exactement identiques à celles déterminées selon l'autre système d'unités. Dans la pratique, cependant, cela ne pose aucun problème car la détermination et comparaison des grandeurs caractéristiques ne s'accompagnent d'aucun changement d'unité.
À noter toutefois que la longueur de référence initiale pour la détermination des allongements dans la norme ASTM E8 en 4D, se réfère à 4 fois le diamètre de l’éprouvette cylindrique, tandis que dans la norme ASTM E8M en 5D, se réfère à 5 fois le diamètre de l’éprouvette cylindrique. En cas de confusion ou de non-respect, cela pourrait par conséquent conduire à des grandeurs caractéristiques qui ne seraient plus comparables entre elles.
Les normes ASTM E8 et ASTM E8M traitent en détail de la machine d'essai et du type de mâchoires et donnent des informations sur l'utilisation correcte des mâchoires.
Éprouvettes ASTM E8 et dimensions
Grâce à une série de conseils importants pour la préparation des éprouvettes, la norme s’assure qu'aucune influence - qui pourrait affecter les résultats de l’essai de traction - n'est exercée sur le matériau lors du prélèvement ou encore lors de la fabrication des éprouvettes.
Les formes pour les éprouvettes de traction sont les plus diverses. La norme ASTM E8/ASTM E8M énumère les éprouvettes plates normalisées pour les tôles et plaques minces, pour les produits tubulaires, pour les fixations spéciales pour les éprouvettes, ainsi que les éprouvettes cylindriques normalisées pour les autres produits métalliques, et spécifie les longueurs de référence initiales correspondantes auxquelles toutes les valeurs de déformation se réfèrent. À quelques exceptions près, toutes les dimensions requises pour la fabrication des éprouvettes sont spécifiées ou les dimensions minimales sont précisées.
Tant la forme éprouvette que la préparation de l’éprouvette sont définies dans la norme d'essai ASTM E8. Les éprouvettes doivent être fabriquées de manière à ce que les propriétés du matériau ne soient pas influencées. Toutes les zones qui auront été écrouies par découpage ou poinçonnage lors de la fabrication de l'éprouvette - si elles influencent les propriétés - devront être usinées conformément.
Les produits de section constante (profilés, barres, fils, etc.) ainsi que les éprouvettes coulées (par exemple fonte, alliages non-ferreux) pourront être testés sans usinage. Les formes éprouvettes préférées selon l'ASTM E8 sont les éprouvettes plates (éprouvettes en haltères) et éprouvettes cylindriques.
ASTM E8 Vitesses d’essais et méthodes de régulation
Une attention particulière est accordée à la vitesse d'essai. L’ASTM E8 et l’ASTM E8M autorisent cinq manières distinctes de définir les vitesses d'essai. Elles sont appelées:
- (a) taux d’allongement ou vitesse d’allongement sur l’éprouvette,
- (b) taux de contrainte ou augmentation de contrainte sur l’éprouvette,
- (c) vitesse traverse,
- (d) temps écoulé jusqu'à la fin d'une étape de l'essai ou de l'essai complet et
- (e) vitesse de la traverse à vide, c'est-à-dire l'indication de vitesse sans charge sur la traverse.
Pour la détermination de ce que l'on appelle les „Yield Properties“, c'est-à-dire la limite d'élasticité, les limites d’élasticité conventionnelles et de manière plus générale toutes les grandeurs caractéristiques liées au changement de comportement (du comportement élastique au comportement plastique) du matériau, il est important de déterminer un contrôle approprié de la vitesse d'essai. Pour les matériaux métalliques, ces grandeurs caractéristiques peuvent dépendre de manière significative de la vitesse d'essai réelle, de sorte que les vitesses d'essai doivent être maintenues dans les tolérances spécifiées. L’ASTM E8 et l’ASTM E8M en tiennent compte en proposant trois méthodes de régulation distinctes. Elles sont désignées par méthode A, B et C.
Toutes les données chiffrées pour les trois méthodes décrites ci-dessous doivent être appliquées, à moins que des normes de produits ou des normes pour des applications spécifiques n'indiquent d'autres valeurs chiffrées.
Si la détermination de la limite d'élasticité et des limites d’élasticité conventionnelles est terminée (ou même si elle ne doit pas être déterminée du tout) et qu’un allongement de l’éprouvette de plus de 5 % est attendu, vous pourrez alors augmenter la vitesse d'essai à 0,05 à 0,5 in./in./min (ou mm/mm/min*)). Cette entrée se réfère soit à la longueur de référence initiale de l'extensomètre utilisé pour la mesure, soit à la longueur calibrée initiale de l'éprouvette.. La vitesse d'essai est donc donnée comme vitesse de déformation ou taux de déformation. Toutes les autres grandeurs caractéristiques de l'essai de traction ASTM E8 / ASTM E8M seront ensuite déterminées à cette vitesse d’essai.
Comparaison des méthodes de régulation pour la vitesse d'essai selon ASTM E8
Méthode de régulation B:
Méthode recommandée | Méthode de régulation C:
| Méthode de régulation A:
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Méthode A: Vitesse de contrainte
Méthode A basée sur l’augmentation de la contrainte de traction pendant le chargement.
- Dans la portion élastique linéaire de l'essai de traction, c'est-à-dire au tout début de l'essai, une augmentation de la contrainte dans la plage de 1,15 et 11,5 MPa/sec (correspondant à 10000 et 100000 psi/min) doit être atteinte.
- La norme ASTM E8 ou ASTM E8M indique clairement, cependant, que ces prescriptions et la méthode ne signifient pas que l'augmentation de la contrainte doit être maintenue constante jusqu'au comportement plastique ou que la régulation en boucle fermée de l'augmentation de la force peut être appliqué au-delà de la plage.
Méthode C: Vitesse traverse
Méthode C basée sur la vitesse constante de la traverse.
- La vitesse de la traverse doit être réglée et maintenue constante de manière à ce que la longueur calibrée initiale de l'éprouvette subisse un allongement de 0,015 ± 0,003 in./in./min ou mm/mm/min.
- Cette méthode C est recommandée, lorsque le matériau ne se déforme pas en continu.
Méthode B: Régulation du taux d’allongement / Régulation de la vitesse d’allongement "closed loop"
Méthode B basée sur la régulation de la vitesse d’allongement ou le taux d’allongement (régulation du taux d’allongement) pendant le chargement.
- La machine d'essai maintient le taux d'allongement ou la vitesse d'allongement constant en boucle fermée ("closed loop"), un extensomètre fournissant en continu des valeurs d'allongement qui sont utilisées pour calculer la vitesse d'allongement précise.
- Le taux d’allongement est défini par la norme sur 0,015 ± 0,006 in./in./min ou mm/mm/min, ce qui correspond à une tolérance de 40% pour le paramétrage de la vitesse d’allongement.
Dans le logiciel d'essai testXpert, la vitesse d’allongement peut être suivie à tout moment.
- La ligne rouge (1) indique la bande de tolérance de l’ASTM E 8 (40% de la vitesse paramétrée).
- La ligne verte en pointillés désigne une bande de tolérance plus étroite de 5%, qui est la référence pour les systèmes d'essai ZwickRoell et permet de couvrir tous les imprévus. Une régulation satisfaisante du taux d'allongement se caractérise par de faibles fluctuations d'entrée (2) et une régulation stable de la vitesse (3). Le pré-requis est un régulateur adaptatif.
Pourquoi recommander la régulation du taux d’allongement „closed loop“
La régulation de la vitesse d'allongement permet d'augmenter la fiabilité des résultats et d'obtenir des résultats d'essai comparables. Les valeurs caractéristiques des matériaux métalliques dépendent en effet fortement du taux d'allongement ou de la vitesse d'allongement. De manière générale, plus le taux d'allongement est élevé, plus les valeurs de résistance sont importantes. Mais, les alliages et d'autres caractéristiques du produit influencent également la dépendance vis-à-vis du taux d'allongement.
La régulation du taux d’allongement en „closed loop“, pour laquelle un régulateur adaptatif est utilisé afin de maintenir automatiquement la bonne vitesse d'allongement, offre de nombreux avantages:
- Gain de temps: Le système régule automatiquement sur le taux d’allongement adéquat, sans aucune intervention de l'utilisateur.
- Sûr: Cela permet également d’éliminer les erreurs de réglage.
- Précis: Un régulateur adaptatif empêche les suroscillations du taux d'allongement et assure un maintien constant dans les limites de tolérance en cas d'événements imprévus.
Cette méthode nécessite un système d’essai coordonné avec la technologie de contrôle, mais simplifie considérablement l’essai.
Des essais fiables et sûrs selon l’ASTM E8 avec le logiciel d'essais testXpert
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- Peu importe la méthode que vous choisissez, tous les paramètres de l’ASTM E8 sont déjà inclus dans la spécification d'essai, ils sont 100% conforme à la norme. Dans une vue préparée, vous pouvez voir la vitesse d'allongement réellement atteinte dans les tolérances spécifiées par la norme.
- Faites l'économie des essais préliminaires et calculs manuels requis par la vitesse d’allongement selon ASTM E8. testXpert se charge du réglage automatique de tous les paramètres de régulation. Les positions cibles et valeurs d'allongement sont atteintes avec précision. Les changements de propriétés éprouvette sont compensés en simultané.
- testXpert vous garantit des résultats d'essai reproductibles grâce à des conditions d'essai exactement identiques via une configuration de machine prédéfinie.
- L'influence de l'opérateur est réduite au minimum, par exemple grâce à la gestion utilisateur, afin d'obtenir des résultats comparables.
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Questions fréquemment posées sur l’ASTM E8
L'ASTM E8/ASTM E8M décrit l’essai de traction uni-axial sur matériaux métalliques à température ambiante et la détermination de grandeurs caractéristiques telles que la limite d'élasticité conventionnelle, limite d'élasticité, le prolongement de la limite d'élasticité, la résistance à la traction, l’allongement à la rupture de même que la striction de rupture. Les grandeurs caractéristiques donnent des informations sur la résistance et la ténacité du matériau.
Tandis que l’ASTM E8 se réfère aux unités de mesure „inch“ et „pound“, l’ASTM E8M utilise les unités SI. Cela signifie que les grandeurs caractéristiques déterminées selon un système d'unités ne sont pas exactement identiques à celles déterminées selon l'autre système d'unités. La longueur de référence initiale pour la détermination des allongements dans la norme ASTM E8 en 4D, se réfère à 4 fois le diamètre de l’éprouvette cylindrique, tandis que dans la norme ASTM E8M en 5D, elle se réfère à 5 fois le diamètre de l’éprouvette cylindrique. En cas de confusion ou de non-respect, cela pourrait par conséquent conduire à des grandeurs caractéristiques qui ne seraient plus comparables entre elles.
L'ASTM E8/ASTM E8M décrit l’essai de traction uni-axial sur matériaux métalliques à température ambiante et la détermination de grandeurs caractéristiques telles que la limite d'élasticité, la limite d'élasticité conventionnelle, la résistance à la traction, l’allongement à la rupture ou encore la striction de rupture. Les grandeurs caractéristiques donnent des informations sur la résistance et la ténacité du matériau.
Les autres normes usuelles pour l’essai de résistance à la traction sont l’ASTM D638 pour le plastique, ASTM D412 pour les caoutchoucs et élastomères de même que l’ASTM D3039 pour les matériaux composites