ISO/TS 6892-5 Essai de traction sur matériaux métalliques sur éprouvettes miniaturisées
Le mini-essai de traction, également appelé essai de traction miniaturisé ou essai de traction avec éprouvettes miniaturisées, est de plus en plus utilisé pour l’essai de matériaux. Cette méthode offre des avantages décisifs, en particulier pour la caractérisation de matériaux à haute et très haute résistance, en cas de disponibilité limitée des matériaux, de prélèvement sur des composants ou dans le domaine de la recherche et du développement.
La norme ISO/TS 6892-5:2025 (TS = Technical Specification, spécification technique) fut la première norme internationale à définir les exigences et procédures spécifiques pour l’essai de traction sur matériaux métalliques avec des éprouvettes miniaturisées, reconnaissant ainsi l’importance croissante de cette variante d’essai dans divers secteurs industriels. La norme ASTM E8/E8M-24, mise à jour en mai 2024, tient également compte de cette tendance et se consacre spécifiquement, en particulier dans l’annexe A1, à l’essai sur éprouvettes miniatures.
Domaines d’application Défis Comparabilité des résultats avec des éprouvettes standard Types d’éprouvettes et dimensions
En savoir plus sur la gamme d’essais de traction sur éprouvettes miniaturisées :
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Qu’est-ce qu’un mini-essai de traction et quand est-il utilisé ?
Un mini-essai de traction est un essai de traction réalisé sur des éprouvettes de dimensions nettement réduites. Il s’agit généralement d’éprouvettes plates ou cylindriques ayant des sections plus petites et des longueurs de mesure plus courtes. Cette méthode permet de déterminer des propriétés mécaniques telles que la résistance à la traction, la limite d’élasticité et l’allongement à la rupture avec une utilisation minimale de matériau.
Alors que les éprouvettes plates standard selon les normes ASTM E8 et ISO 6892-1 prévoient des longueurs de mesure (L0) comprises entre 50,0 mm et 200,0 mm, les longueurs de mesure admissibles sont inférieures à 20 mm pour les éprouvettes plates miniatures selon ISO 6892-5 et inférieures à 15 mm pour les éprouvettes cylindriques.
En savoir plus sur les géométries d’éprouvettes miniatures selon ISO et ASTM
En principe, les mini-essais de traction peuvent être réalisés sur tous les matériaux métalliques, mais ils sont particulièrement utilisés dans les domaines suivants :
- Recherche & Développement : lors du développement de nouveaux matériaux, on ne dispose souvent que de faibles quantités de matériau.
- Fabrication additive : la fabrication d’éprouvettes pour les essais de traction classiques peut être longue et coûteuse.
- Matériaux à haute résistance : l’essai sur de petites éprouvettes réduit les forces d’essai nécessaires et permet des mesures plus précises.
- Méga-castings et autres composants dans l’industrie automobile : les géométries complexes des pièces moulées sous pression du châssis ou de la carrosserie ne permettent de prélever que des éprouvettes de très petite taille.
Exigences particulières du mini-essai de traction selon ISO 6892-5 ou ASTM E8 Annexe 1
Malgré leur taille réduite, les essais miniaturisés doivent être conçus de manière à permettre une détermination fiable et reproductible des caractéristiques mécaniques telles que la résistance à la traction, la limite d’élasticité et l’allongement à la rupture. Il convient de prêter une attention particulière aux points suivants :
- La géométrie des éprouvettes doit être conforme aux spécifications de la norme afin de garantir une bonne comparabilité.
- En raison des faibles dimensions, il est essentiel d’assurer un alignement précis de l’éprouvette dans le montage d’essai.
- La vitesse d’essai et la mesure de l’allongement doivent être réalisées avec une grande précision. Il convient d’utiliser des capteurs à palpeur ou des systèmes de mesure optiques appropriés.
- Les résultats ne sont pas directement comparables à ceux des éprouvettes standard, sauf si une corrélation fiable a été établie au préalable.
Dans quelle mesure les résultats des éprouvettes miniaturisées sont-ils comparables à ceux des éprouvettes standard ?
La norme ISO/TS 6892-5:2025 indique expressément à la page 6, section 4 « Principe », que les résultats des essais sur éprouvettes miniaturisées ne sont pas directement comparables aux résultats obtenus selon la norme ISO 6892-1.
En d’autres termes : même si les méthodes d’essai sont similaires, les différences dans la géométrie et l’échelle des éprouvettes (effets de taille) entraînent des écarts systématiques, notamment en ce qui concerne l’allongement à la rupture (A, At). L’influence de la taille de grain et du dégagement de chaleur lors de la déformation plastique joue également un rôle.
En revanche, la résistance à la traction (Rm) et la limite d’élasticité (Re) sont, dans de nombreux cas, tout à fait comparables, si la géométrie et la réalisation de l’essai sont correctes.
Pour obtenir des informations fiables, nous effectuons des essais comparatifs dans le laboratoire d’essais en techniques d’application de ZwickRoell et vous aidons également à choisir et à configurer votre système d’essai pour tester vos éprouvettes de traction miniatures.
Karin Hanak - Head of Applications Engineering & Testlabs chez ZwickRoell
Nous sommes à votre écoute!
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Solutions d’essai ZwickRoell pour le mini-essai de traction selon ISO/TS 6892-5
La norme ISO/TS 6892-5:2025, ainsi que les essais sur éprouvettes miniaturisées en général, imposent des exigences très strictes en termes de montage d’essai, de fixation de l’éprouvette, de mesure de la force, d’alignement de l’éprouvette et de mesure de l’allongement. C’est précisément là que réside la force de ZwickRoell. Il n’existe pas de solution unique pour répondre à vos besoins individuels en matière d’essais sur éprouvettes miniatures. Grâce à nos experts en conseil et technique d’application, nous vous garantissons de configurer le système d’essai qui vous convient parmi nos différentes solutions d’essai, afin d’obtenir des résultats d’essai fiables et comparables.
Pour obtenir un conseil personnalisé, n’hésitez pas à nous contacter dès à présent ! Formulaire de contact
Citons par exemple les solutions d’essai suivantes :
Machines d’essai Mâchoires et alignement Extensomètres Essai haute température Solutions d’essai automatisées
Machines d’essai universelles avec une grande plage de force
Alors que les essais classiques sur éprouvettes métalliques nécessitent des forces d’essai importantes, la force d’essai maximale pour les éprouvettes miniaturisées se situe souvent dans une plage de force réduite. Notre machine d’essai universelle zwickiLine jusqu’à 5 kN est généralement suffisante dans ce cas. Les machines d’essai universelles ZwickRoell, telles que la gamme AllroundLine éprouvée avec des forces d’essai allant jusqu’à 250 kN, sont calibrées avec une telle précision dans la plage de force inférieure que même les forces faibles < 5 kN sont enregistrées avec la plus haute précision. Il est ainsi possible de tester des éprouvettes miniatures dans des systèmes d’essai existants, en totale conformité avec les normes ISO 7500-1 et ASTM E4 (classe 1 ou supérieure).
Solutions flexibles pour les mâchoires pouvant être personnalisées et adaptées
Conformément à la norme ISO/TS 6892-5, la plus petite forme d’éprouvette présente une longueur de mesure de seulement 5 mm. ZwickRoell propose une large gamme standard de mâchoires qui vous permettra de trouver la solution idéale pour vos éprouvettes miniatures : serrage mécanique, pneumatique ou hydraulique, adaptation au matériau, à la taille de l’éprouvette, à la longueur de l’épaulement et à la longueur de serrage restante. Nos experts vous conseilleront en détail et développeront avec vous une solution de mâchoires adaptée.
L’alignement parfait – un facteur de réussite décisif
L’alignement axial précis de l’éprouvette est essentiel pour la validité de l’essai. Si un dispositif d’essai de l’alignement et les butées d’éprouvette réglables avec précision ne suffisent pas, l’alignement de l’éprouvette peut être vérifié par nos spécialistes si nécessaire, ce qui constitue un élément central de notre conseil en technique d’application.
Extensomètre pour une précision maximale à petite échelle
Une mesure précise de l’allongement est particulièrement importante pour les longueurs de mesure courtes et les faibles allongements. ZwickRoell mise ici sur des systèmes optiques sans contact tels que le videoXtens 1-32 HP/TZ, qui est spécialement conçu pour les essais à haute température, par exemple selon la norme ISO 6892-2, mais qui convient également parfaitement aux essais sur éprouvettes miniatures à température ambiante. La haute résolution, la compensation des mouvements latéraux de l’éprouvette et le suivi automatique de la plage de mesure garantissent des résultats fiables pour les allongements à la rupture, les limites d’élasticité et le module d’élasticité. De plus, la corrélation d’images numériques (DIC) permet une analyse détaillée du comportement à la rupture sur toute la longueur de l’éprouvette, ce qui constitue un avantage pour la recherche et le développement.
Le capteur à palpeur makroXtens, que nous proposons, spécialement pour les essais de traction sur éprouvettes miniaturisées, avec des capteurs spéciaux pour une longueur de mesure L0 à partir de 5 mm, constitue une alternative à la mesure de l’allongement par des extensomètres vidéo.
Essai de traction sur micro-éprouvettes à haute température
ZwickRoell propose une gamme de produits convaincante pour la caractérisation précise à haute température de mini-éprouvettes et de micro-éprouvettes.
- Avec le laserXtens 1-32 HP/TZ, les mini-éprouvettes peuvent être mesurées avec la plus grande précision dès une longueur de mesure de 1,5 mm, à température ambiante, mais aussi à haute température jusqu’à +2 000 °C, dans la classe de précision 0,5 selon la norme EN ISO 9513.
- Les fours à haute température, notamment ceux de petite longueur et dotés de 1, 2 ou 3 zones de chauffage, sont idéaux pour les essais sur ces mini-éprouvettes et micro-éprouvettes et garantissent une thermorégulation précise sur toute la longueur de l’éprouvette.
- Une unité d’alignement et des tiges de charge rigides garantissent des conditions d’essai optimales ainsi que des résultats d’essai fiables et reproductibles, même avec des éprouvettes de très petites dimensions et dans des conditions de température extrêmes.
- À la place de l’extensomètre laser, il est possible d’utiliser le videoXtens 1-32 HP/TZ, un système de mesure sans contact basé sur une caméra, qui constitue une option idéale pour les températures élevées.
Plus d’informations sur nos accessoires pour les essais à haute température
En option : mini-essai de traction automatisé
Pour obtenir des résultats d’essai particulièrement fiables, le mini-essai de traction peut également être réalisé de manière automatisée. Avec le système d’essai roboTest N de ZwickRoell, un robot se charge de la manipulation des éprouvettes et du serrage précis de l’éprouvette miniature dans les mâchoires. Le robot permet d’exclure totalement les influences de l’opérateur, dues par exemple à la température ou à l’humidité des mains, mais aussi le serrage incliné ou imprécis des petites éprouvettes dans les mâchoires. Un appareil de mesure de section transversale au laser permet en outre de déterminer avec précision l’épaisseur et la largeur de l’éprouvette miniature, ce qui augmente encore la comparabilité des résultats d’essai.
L’utilisation de systèmes d’essai automatisés permet non seulement d’accroître l’efficacité, mais aussi d’améliorer considérablement la sécurité de l’opérateur : la mise en place de l’éprouvette par le robot protège efficacement le personnel de laboratoire contre les blessures telles que le pincement ou l’écrasement des doigts lors du serrage de l’éprouvette.
Pour une meilleure traçabilité et un meilleur contrôle des résultats d’essai, les résidus de l’éprouvette peuvent être emballés dans des sachets après l’essai. Ils peuvent ainsi être facilement et sûrement associés aux résultats d’essai pour d’éventuels examens complémentaires.
Éprouvettes de traction miniaturisées - Types et dimensions
La norme ISO/TS 6892-5 définit quatre formes différentes (formes A à D) pour les éprouvettes plates miniaturisées. Pour les éprouvettes cylindriques, trois formes différentes (formes P à R) sont spécifiées. Les formes D et P sont conformes aux spécifications de la norme ISO 6892-1 en ce qui concerne longueur de mesure.
La norme ASTM E8/E8M définit explicitement dans l’annexe A1 trois formes d’éprouvettes différentes pour les éprouvettes plates miniaturisées. En outre, le chapitre 6 de la norme ASTM E8/E8M présente d’autres éprouvettes cylindriques « subsize specimen » et « small size specimen » pour différents produits métalliques tels que les tôles fines, les tôles fortes et les tubes de grand diamètre.
Éprouvettes plates miniaturisées
| en mm (pouces) | Longueur de mesure L0 | Largeur dans la zone de mesure b | Longueur dans la zone parallèle de l’éprouvette Lc | Longueur totale L | Largeur dans la zone de serrage B |
|---|---|---|---|---|---|
| ISO/TS 6892-5 | |||||
| Forme A | 5 | 1,25 | 7,5 | 23 | 4 |
| Forme B | 10 | 2 | 12 | 32 | 6 |
| Forme C | 10 | 2,5 | 15 | 35 | 6,5 |
| Forme D* | 20,5 | 5 | 28 | 70 | 12 |
| ASTM E8/E8M « Annexe A1 » | |||||
| « Miniature Specimen » 3 (6) | 2+0,1 (0,1+0,01) | 1±0,02 (0,04+0,001) | 2,6±0,1 (0,13±0,01) | 8 (0,3) | 4 (0,2) |
| « Miniature Specimen » 2 (5) | 4+0,2 (0,16+0,01) | 1±0,02 (0,04+0,001) | 4,5±0,2 (0,17±0,01) | 15 (0,6) | 3 (0,1) |
| « Miniature Specimen » 1 (4) | 8,5+0,5 (0,34+0,02) | 1,5±0,02 (0,06+0,001) | 10±0,2 (0,39±0,01) | 25 (1) | 4 (0,2) |
| ASTM E8 « Subsize Specimen » | 25 (1,0) | 6 (0,25) | 32 (1,25) | 100 (4) | 10 (0,375) |
Éprouvettes cylindriques miniaturisées
| en mm (pouces) | Longueur de mesure L0 | Diamètre dans la zone de mesure b | Longueur dans la zone parallèle de l’éprouvette Lc | Longueur totale L |
|---|---|---|---|---|
| ISO/TS 6892-5 | ||||
| Forme P* | 15 | 3 | 18 | 32 |
| Forme Q | 12,5 | 2,5 | 15 | 29 |
| Forme R | 10,5 | 2 | 12 | 26 |
| ASTM E8 « Small Size Specimen »** | ||||
| Éprouvette 3 | 24±0,1 (1±0,005) | 6±0,1 (0,25±0,005) | 30 (1,25) | |
| Éprouvette 4 | 16±0,1 (0,64±0,005) | 4±0,1 (0,16±0,003) | 20 (0,75) | |
| Éprouvette 5 | 10±0,1 (0,45±0,005) | 2,5±0,1 (0,113±0,002) | 16 (0625) | |
| ASTM E8M « Small Size Specimen »*** | ||||
| Éprouvette 4 | 20±0,1 (0,8±0,005) | 4±0,1 (0,16±0,003) | 24 (1) | |
| Éprouvette 5 | 12,5±0,1 (0,565±0,005) | 2,5±0,1 (0,113±0,002) | 20 (0,75) | |
* répondent aux exigences de la norme ISO 6892-1 en matière de longueur de mesure
** proportionnel à l’éprouvette standard (L0 4 x diamètre)
*** proportionnel à l’éprouvette standard (L0 5 x diamètre)
À PROPOS DE L’AUTEUR :
Dr Harald Schmid
Global Industry Manager pour les matériaux métalliques | ZwickRoell GmbH & Co. KG
En tant que Global Industry Manager, il est responsable de la stratégie du secteur des matériaux métalliques, en particulier de l’observation du marché, du développement des solutions d’essai et du soutien commercial à l’échelle internationale.
Il dispose d’une expérience approfondie en matière de travaux de normalisation et s’engage activement dans différents organismes, notamment le comité international ISO « ISO/TC 164 Mechanical Testing of Metals » ainsi que dans les groupes de travail DIN tels que NA 062-01-42 AA Zug- und Duktilitätsprüfung für Metalle (NA 062-01-42 AA Essai de traction et de ductilité pour matériaux métalliques) et NA 062-01-47 AA Schlagzähigkeitsprüfung für Metalle und mechanisch-technologische Prüfung an metallischen Rohren (NA 062-01-47 AA Essai de résistance au choc pour matériaux métalliques et essai mécano-technique sur tubes métalliques).
Son parcours académique a commencé par des études de génie mécanique (Licence et Master scientifiques) à l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT). Après avoir occupé des postes internationaux dans le domaine de la construction mécanique, il a mené des travaux de recherche à l’Université Friedrich-Alexander d’Erlangen-Nuremberg en tant que collaborateur scientifique spécialisé dans la caractérisation des matériaux et le formage de la tôle. Il a consacré son doctorat au thème des processus d’emboutissage profond avec joncs.
Projets clients intéressants avec éprouvettes miniatures
- 50 - 100 kN
- -80 à +2 000°C
- CF, LCF
- CCG, CFCG
- FCGR,TMF
- SSRT, HE
- Creep
- Stress Relax T
- Tensile
- Compresion
- Flexure
