Essai de traction sur caoutchoucs et élastomères ISO 37/DIN 53504
Les normes ISO 37 et DIN 53504 décrivent la méthode de détermination des propriétés mécaniques des caoutchoucs thermodurcissables vulcanisés ou thermoplastiques. Elles sont utilisées pour déterminer la contrainte de traction, la résistance à la traction et l’allongement à la rupture ainsi que les valeurs de module définies comme contrainte de traction pour des allongements déterminés et inversement. De plus, il est également possible de déterminer l’allongement de fluage et la contrainte de fluage pour les élastomères thermoplastiques. Toutes les valeurs de l’essai de traction sont calculées à vitesse de traction constante.
Une autre méthode standardisée pour la détermination des propriétés de traction des caoutchoucs thermodurcissables vulcanisés et élastomères thermoplastiques est décrite dans la norme ASTM D412.
Les contenus suivants présentent les points principaux. Pour des essais conformes aux normes ISO 37 et DIN 53504, il est toutefois indispensable d’acheter la norme complète.
Objectif et domaine d’application Éprouvettes Réalisation de l’essai Vidéo Valeurs caractéristiques Systèmes d’essais Automatisation FAQ Demander conseil
Objectif et domaines d’application ISO 37/DIN 53504
L’application des normes ISO 37 /DIN 53504 veille à ce que les essais soient réalisés de manière répétable et comparable, indépendamment du laboratoire d’essais. Elle détermine les exigences relatives à la forme de l’éprouvette, la vitesse d’essai, au conditionnement et à l’évaluation.
Les normes et essais sont utilisés en parallèle de la chaîne de valeur complète de l’industrie du caoutchouc. Cela commence chez les fabricants de matière première et les instituts de recherche, lors du développement et de la production de composés et concerne également l’industrie manufacturière active par exemple dans la fabrication de pneus, amortisseurs, joints, courroies, bandes transporteuses, mais aussi de gants en caoutchouc, préservatifs ou autres produits à base de caoutchouc.
Haltères conformément aux normes ISO 37/DIN 53504
La norme ISO 37 ainsi que les cinq types d’haltères admis par la norme DIN 53504 et les deux types d’éprouvettes annulaires déterminent les essais de traction sur caoutchouc. Chaque éprouvette varie légèrement d’une norme à l’autre.
| Type | I (min) mm | Is mm | bk mm | b mm | a mm | L0 mm | r1 mm | r2 mm | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ISO 37 | 1 | 115 | 33±2 | 25±1 | 6,2±0,2 | 2±0,2 | 25±0,5 | 25±2 | 14±1 |
| 1A | 100 | 21±1 | 25±1 | 5±0,1 | 2±0,2 | 20±0,5 | 25±2 | 11±1 | |
| 2 | 75 | 25±1 | 12,5±1 | 4±0,1 | 2±0,2 | 20±0,5 | 12,5±1 | 8±0,5 | |
| 3 | 50 | 16±1 | 8,5±0,5 | 4±0,1 | 2±0,2 | 10±0,5 | 10±0,5 | 7,5±0,5 | |
| 4 | 35 | 12±0,5 | 6±0,5 | 2±0,1 | 1±0,1 | 10±0,5 | 3±0,1 | 3±0,1 | |
| DIN 53504 | S1 | 115 | 33 | 25 | 6 | 2±0,2 | 25 | 25 | 14 |
| S1A | 100 | 25 | 25 | 5 | 2±0,2 | 25 | 20 | 11 | |
| S2* | 75 | 25 | 12,5 | 4 | 2±0,2 | 20 | 12,5 | 8 | |
| S3 | 35 | 12 | 6 | 2 | 1±0,1 | 10 | 3 | 3 | |
| S3A | 50 | 16 | 8,5 | 4 | 2±0,2 | 10 | 10 | 7,5 |
* Remarque DIN 53504 : Utiliser de préférence l’haltère S2
Éprouvette annulaire selon ISO 37/DIN 53504
| Diamètre externe d3 | Diamètre interne d4 | Largeur b | Épaisseur a | ||
|---|---|---|---|---|---|
| ISO 37* | A | 52,6 | 44,6±0,2 | 4±0,2 | 4±0,2 |
| B | 10 | 8±0,1 | 1±0,1 | 1±0,1 | |
| DIN 53504 | R1 | 52,6 | 44,6 | 4,0 | 4±0,2 ou 6,3±0,3 |
| R2 | 44,6 | 36,6 | 4,0 | 4±0,2 ou 6,3±0,3 |
* L’utilisation de l’éprouvette annulaire de type A est privilégiée. Le type B est utilisé en cas de matériel insuffisant pour la plus grande éprouvette de type A.
Préparation des éprouvettes
- Les éprouvettes doivent être fabriquées et mesurées selon la norme DIN ISO 23529.
- Les haltères et éprouvettes annulaires sont généralement fabriqués à l’aide du couteau de découpe correspondant à la forme d’éprouvette sur la presse à découper.
ZwickRoell prévoit deux presses à découper manuelles pour la fabrication conforme à la norme des éprouvettes annulaires et haltères.
Réalisation de l’essai selon ISO 37/DIN 53504
Essais avec haltères :
- ISO 37 : Avant de procéder à l’essai, l’épaisseur de l’éprouvette est mesurée au centre et aux extrémités de la zone parallèle et la section est calculée à partir de la valeur médiane de trois mesures. Une fois la mesure de la force remise à zéro à l’état suspendu libre, l’haltère est inséré dans les mâchoires et le long de l’axe de la machine d’essai, de manière à ce que la tension soit répartie uniformément sur la section. Pour démarrer l’essai dans un état d’allongement défini, il est recommandé d’appliquer une petite pré-contrainte de 0,1 MPa et de positionner l’extensomètre dans cet état.
- DIN 53504 : En amont de l’essai de traction, l’épaisseur de l’haltère est mesurée à au moins trois points de RT, de préférence aux extrémités de la zone parallèle et au centre. La section initiale est calculée à partir de la valeur médiane de l’épaisseur et de la mesure de la presse de la largeur de barreau du couteau de découpe. L’haltère est serré dans les pinces de serrage afin que son axe longitudinal corresponde à l’axe mécanique de la machine d’essai de traction et l’éprouvette est maintenue de manière uniforme et ferme. La pré-contrainte d’env. < 0,1 MPa à une vitesse d’avance < 50 mm/min est appliquée et la machine est arrêtée. L’extensomètre est installé et la machine est démarrée à la vitesse d’essai définie dans la norme. La modification de force et de longueur est enregistrée et représentée sous forme de diagramme de contrainte-allongement. Pour réaliser la mesure de l’allongement, il est conseillé d’utiliser un système de mesure optique sans contact.
Vitesses d’essai :
| ISO 37 | DIN 53504 | |
|---|---|---|
| Type 1/S1 | 500 mm/min | 500 mm/min |
| Type 1A/S1A | 500 mm/min | 500 mm/min |
| Type 2/S2 | 500 mm/min | 200 mm/min (500 ± 50 mm/min possible, si convenu) |
| Type 3/S3 | 200 mm/min | 200 mm/min |
| Type 4/S3A | 200 mm/min | 200 mm/min |
Essai avec éprouvette annulaire :
- ISO 37 : Avant de procéder à l’essai conformément à la norme ISO 37, la largeur radiale et l’épaisseur axiale sont mesurées sur six points répartis de manière uniforme autour de l’anneau. La valeur médiane de chaque série de mesure est utilisée comme référence pour le calcul de la surface de section. Avant de démarrer l’essai, la chaîne de mesure de la force est remise à zéro à l’état non chargé et l’écartement des rouleaux est réglé aux dimensions indiquées dans la norme. L’éprouvette est disposée sur les rouleaux et la machine est démarrée à la vitesse d’essai indiquée. Lors de la réalisation de l’essai à la vitesse d’essai définie dans la norme, il est essentiel que les rouleaux soient en rotation afin d’éviter tout frottement entre l’éprouvette et le rouleau susceptible d’entraver l’allongement.
- DIN 53504 : En amont de l’essai de traction, l’épaisseur de l’éprouvette est mesurée à au moins trois points de RT. Lors des essais de traction réalisés sur éprouvettes annulaires, la modification de l’entraxe des rouleaux sert de course traverse de la machine d’essai (voir tableau ci-après) pour mesurer l’allongement.
Écartement prescrit des rouleaux :
| Rouleaux pour | ISO 37 | DIN 53504 |
|---|---|---|
| Type A (standard) | 30+0,2/0 mm | |
| Type A (alternative) | 35+0,2/0 mm | |
| Type B (standard) | 5,5+0,2/0 mm | |
| R1 | 35 mm | |
| R2 | 28,7 mm |
Désignation des valeurs caractéristiques selon ISO 37
Essais avec haltères ou éprouvettes annulaires :
- TS = résistance à la traction
- TSb = résistance à la déchirure
- Eb = allongement à la rupture
- Es = allongement à la force prescrite (1 MPa)
- Se = force à la course prescrite x 1 % (50 %)
Désignation des valeurs caractéristiques selon DIN 53504
Essais avec haltères ou éprouvettes annulaires :
- σmax = résistance à la traction
- σR = résistance à la déchirure
- εR = allongement à la rupture
- σ50 = force à la course prescrite x 1 %
- σ100 = force à la course prescrite x 2 %
Résultats complémentaires :
- σ200 = force à la course prescrite x 3 %
- σ300 = force à la course prescrite x 5 %
- σ500 = force à la course prescrite x 10 %
Systèmes d’essais ISO 37/DIN 53504
L’une des caractéristiques de l’essai selon ISO 37/DIN 53504 est l’allongement de l’éprouvette. Plus l’éprouvette est longue, plus la course de déplacement de la traverse doit être grande - et le bâti de charge haut - pour enregistrer l’allongement de l’éprouvette jusqu’à la rupture. ZwickRoell propose pour cela les machines d’essai universelles adaptées :
- zwickiLine : solution peu encombrante pour les petites forces d’essai jusqu’à 5 kN et plage d’essai jusqu’à 1 365 mm
- ProLine : pour des essais conformes aux normes et applications simples avec une plage d’essai de 1050 mm à 1450 mm
- AllroundLine : adaptable et polyvalente avec une plage d’essai de 1 030 mm à 2 560 mm
Mâchoires pour essais selon ISO 37/DIN 53504
Le choix de la mâchoire adaptée prend en compte le nombre d’essais quotidien ou hebdomadaire prévu mais également l’épaisseur et les propriétés matérielles de l’éprouvette. ZwickRoell propose dans cette optique plusieurs types de mâchoires telles que les mâchoires mécaniques manuelles ou encore les systèmes confortables à commande pneumatique avec inserts de mors adaptés.
- Mâchoires pneumatiques: La force de serrage est générée par des actionneurs pneumatiques et s’actionne à l’aide d’une commande au pied ou manuelle. Une force de serrage indépendante de la force de traction assure une vitesse d’essai constante pendant tout le déroulement de l’essai.
- Mâchoires à pince : à fermeture bilatérale. Grâce au principe de cisaillement, la force de serrage augmente proportionnellement à l’augmentation de la force de traction. Cela garantit un resserrage automatique dans le cas d’éprouvettes perdant en épaisseur.
- Pour les éprouvettes annulaires, un outil à deux rouleaux rotatifs est nécessaire.
Extensomètre pour l’essai selon ISO 37/DIN 53504
Lors de l’essai sur haltères conformément aux normes ISO 37/DIN 53504, un allongement s’opère non seulement sur la partie centrale de l’éprouvette mais également sur l’haltère. C’est pourquoi les normes exigent de définir une précision de mesure de l’extensomètre. Ces conditions peuvent être obtenues directement sur le capteur à sonde de mesure de l’éprouvette ou à l’aide de l’extensomètre optique/sans contact. ZwickRoell propose des extensomètres adaptés à précision de mesure élevée : de l’extensomètre économique et manuel au système entièrement automatisé, sans aucune intervention de l’opérateur et avec une reproductibilité très élevée des résultats d’essai.
Vous avez des questions à propos de vos exigences d’essai ou des difficultés rencontrées avec les normes ISO 37/DIN 53504 ? Contactez nos experts.
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Essais de traction automatisés selon ISO 37/DIN 53504
Les essais de traction sur caoutchoucs et élastomères conformes aux normes ISO 37/DIN 53504 peuvent également être réalisés de manière automatique, c’est-à-dire par le biais d’une alimentation entièrement automatisée des éprouvettes. Un système d’essai automatisé est utilisé en particulier pour réaliser des essais sur de nombreuses éprouvettes ou pour exclure les influences de l’opérateur. La température ou l’humidité des mains, mais aussi le placement incliné ou imprécis des éprouvettes dans les mâchoires peuvent entraver les résultats d’essai.
- Le système d’essai robotisé compact roboTest L permet de tester jusqu’à 350 éprouvettes de manière autonome. Un mesureur d’épaisseur intégré au système mesure l’épaisseur de l’éprouvette de manière précise et comparable. La pince place l’éprouvette dans la machine d’essai et l’essai de traction selon ISO 37/DIN 53504 est démarré automatiquement. À l’issue de l’essai, des pinces de retrait retirent les résidus d’éprouvettes restés dans les mâchoires.
- Le système d’essai robotisé roboTest R est plus complexe et permet l’intégration supplémentaire d’autres appareils, comme par exemple une station de marquage des éprouvettes, une station de centrage ou encore une enceinte thermique pour une mise en température précise des éprouvettes.
- Afin d’exclure les influences de l’opérateur, y compris sur les petites séries d’éprouvettes (type 1+2/S1+S2), ZwickRoell intègre le système d’essai ALEX à la gamme : simple, compact et économique, il peut être utilisé à partir d’une série de 10 éprouvettes.
Téléchargements pour l’essai de traction sur caoutchouc selon ISO 37/DIN 53504
- Brochure produit : Machines d’essai et systèmes d’essais pour plastique et caoutchouc PDF 9 MB
- Information produit : Mâchoires pneumatiques, Fmax 2,5 kN PDF 3 MB
- Information produit : Mâchoires à pinces, Fmax 2,5 kN PDF 348 KB
- Information produit : Mâchoires pour éprouvettes anneaux, Fmax 2,5 kN PDF 4 MB
- Information produit : lightXtens : réaliser des essais sans contact, facilement et de manière entièrement automatique sur des matériaux ultra-extensibles PDF 886 KB
- Information produit : videoXtens 1-270 P PDF 1 MB
- Information produit : extensomètre multiXtens II HP PDF 1 MB
- Information produit : Système d’essai robotisé « roboTest L » (linéaire) pour plastiques PDF 71 KB
- Information produit : Système d’essai robotisé « roboTest R » (polaire) pour plastiques PDF 86 KB
- Information produit : ALEX - « Automated Lab EXpert », l’expert automatisé du laboratoire PDF 308 KB
- Information produit : Presses à découper PDF 823 KB
Questions fréquemment posées à propos des normes ISO 37/DIN 53504
Les normes ISO 37/DIN 53504 définissent la méthode de détermination des propriétés mécaniques des élastomères thermodurcissables vulcanisés ou thermoplastiques. Elles décrivent la réalisation des essais de traction sur éprouvettes standardisées (éprouvettes haltère et annulaires) et sont utilisées pour déterminer la contrainte de traction, la résistance à la traction et l’allongement à la rupture ainsi que les valeurs de module définies comme contrainte de traction pour des allongements déterminés et inversement. De plus, il est également possible de déterminer l’allongement de fluage et la contrainte de fluage pour les élastomères thermoplastiques. Toutes les valeurs de l’essai de traction sont calculées à vitesse de traction constante.
Elles définissent toutes deux l’essai de traction sur élastomères mais diffèrent sur certains points. La norme ISO 37 est reconnue à l’international et définit principalement les éprouvettes haltère et annulaires de type A et B aux dimensions et conditions d’essai définies. La norme DIN 53504 est la version allemande qui reprend les grands principes de la norme ISO 37, tout en proposant d’autres types d’anneaux et d’autres méthodes, particulièrement utiles aux applications industrielles.
