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Propagation de fissures - Strain Hardening (ESC, SCG)

ISO 18488, ISO 18489
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  • Brochure sur le secteur d’activitĂ©: Plastique & Caoutchouc PDF 9 MO

Méthodes pour la caractérisation de la propagation lente de fissures

Les tubes en polyĂ©thylĂšne, tels que le PE80, le PE100 ou le PE100RC amĂ©liorĂ©, prĂ©sentent divers degrĂ©s de sensibilitĂ© Ă  la lente croissance des fissures. Le terme "Environmental Stress Cracking", ESC ou "Slow Crack Growth", SCG, est utilisĂ© pour dĂ©crire ce comportement. Une semblable dĂ©faillance se produit bien en dessous de la contrainte d'Ă©lasticitĂ© du matĂ©riau et revĂȘt par consĂ©quent une importance essentielle pour l'Ă©valuation Ă  long terme des propriĂ©tĂ©s mĂ©caniques.

Des fibrilles qui se rompront sous charge au bout de plusieurs années de service apparaissent alors au niveau des fissures. Différents essais ont été mis au point pour caractériser ce mécanisme. Ce sont entre autres:

  • Essais de rĂ©sistance Ă  une pression interne constante, ISO 1167, ISO 9080
  • Slow crack growth on notched pipes, ISO 13479
  • Full Notch Creep Test (FNCT), ISO 16770
  • Polyethylene Notch Tensile (PENT) Test, ASTM F 1473, ISO 16241
  • Bent strip ESCR test, ASTM D 1693
  • Cone test method, ISO 13480

Pour une accĂ©lĂ©ration dĂ©finie, l'essai est effectuĂ© avec une entaille initiale nette, Ă  tempĂ©rature Ă©levĂ©e et dans un liquide accĂ©lĂ©rateur, gĂ©nĂ©ralement de l’IgepalÂź CO-630.

D’autres mĂ©thodes d’essai qui permettent une bonne estimation de la propriĂ©tĂ© des SCG - y compris lorsque la durĂ©e d’essai est trĂšs courte - ont Ă©galement Ă©tĂ© dĂ©veloppĂ©es grĂące Ă  de rĂ©centes recherches. Ces mĂ©thodes d'essai signifient une rĂ©duction considĂ©rable de l'effort d'essai pour l'utilisateur et des rĂ©sultats de mesure rapidement disponibles.

Les normes correspondantes ont Ă©tĂ© publiĂ©es en 2015: 

  • ISO 18488 Polyethylene (PE) materials for piping systems -- Determination of Strain Hardening Modulus in relation to slow crack growth
  • ISO 18489 Polyethylene (PE) materials for piping systems -- Determination of resistance to slow crack growth under cyclic loading -- Cracked Round Bar test method

DĂ©termination du Strain Hardening Moduls d’aprĂšs ISO 18488

La forme d’éprouvette utilisĂ©e our cette mĂ©thode d'essai est une petite haltĂšre relativement large, qui est mesurĂ©e sous une charge de traction. La mesure du Strain Hardening Moduls s’effectue sur les PE Ă  une tempĂ©rature de 80°C et un rapport de dĂ©formation λ compris entre 8 et 12. Cela correspond Ă  un intervalle de dĂ©formation de 400 % entre les points de dĂ©formation 700% et 1100 %. Dans cette plage, le polymĂšre est dĂ©jĂ  entiĂšrement Ă©tirĂ©, de sorte que le comportement de dĂ©formation des fibrilles peut ĂȘtre mesurĂ©. Dans le diagramme de la contrainte rĂ©elle sur la dĂ©formation de Neo-Hook (λÂČ - 1/λ), le PE suit une courbe presque linĂ©aire. Ce processus est dĂ©crit par une Ă©quation en ligne droite sous la forme σ true = Gp (λÂČ - 1/λ) +C. Gp est ici le facteur de pente de la droite. 

Produits adaptés à ISO 18488

Pour la mesure du Strain hardening Moduls conformĂ©ment Ă  l’ ISO 18488, une machine d'essai Ă©lectromĂ©canique, par exemple avec l'Ă©quipement suivant, est nĂ©cessaire:

  • Machine d’essai Z005 AllroundLine ou plus grande
  • Enceinte thermique, qui permet un mouvement de traction des pinces de 360 mm au moins.
  • SystĂšme de mesure de la dĂ©formation manuel ou optique, par exemple videoXtens ZwickRoell
  • MĂąchoires Ă  serrage parallĂšle, par exemple mĂąchoires pneumatiques Ă  serrage parallĂšle Programme Standard testXpert d’aprĂšs ISO 18488 avec affichage de la „contrainte rĂ©elle“ sur la dĂ©formation de Neo-Hook, de mĂȘme que „contrainte rĂ©elle“ sur le rapport de dĂ©formation, λ et l’allongement Ă  la rupture de GP, et contrĂŽle des coefficients de rĂ©gression, r

DĂ©termination de la rĂ©sistance Ă  la croissance lente des fissures sous chargement cyclique, d’aprĂšs ISO 18489

Cette méthode utilise une éprouvette cylindrique dans laquelle une entaille initiale circonférentielle a été gravée. Cette éprouvette est chargée avec une charge cyclique d'amplitude de force constante. L'amplitude de la force est choisie de maniÚre à permettre une croissance lente des fissures.

Le rĂ©sultat de la mesure est le nombre de cycles jusqu'Ă  dĂ©faillance de l'Ă©prouvette, qui est enregistrĂ© en fonction de la contrainte appliquĂ©e Δσ0 Ă  la longueur de rĂ©fĂ©rence initiale.

La mĂ©thode d'essai d’aprĂšsISO 18489 permet de rĂ©duire la durĂ©e d’essai au minimum. Ceci est principalement liĂ© Ă  la hauteur de charge cyclique qui s’adapte Ă  la gĂ©omĂ©trie de l’éprouvette. La rĂ©alisation des essais Ă  tempĂ©rature ambiante, qui permet de prĂ©server la structure polymĂšre de l'Ă©prouvette, confĂšre un avantage supplĂ©mentaire Ă  cette mĂ©thode.

Produits adaptés ISO 18489

Pour l’essai d’aprĂšs ISO 18489 , ZwickRoell a dĂ©veloppĂ© la machine d’essai LTM avec technologie d'entraĂźnement linĂ©aire brevetĂ©e et mĂąchoires pneumatiques rĂ©gulĂ©es par la force.

  • Les cycles de charge prĂ©cis sont appliquĂ©s uniformĂ©ment. D’autres modes de rĂ©gulation, par exemple rĂ©gulation de la valeur de pic, rĂ©gulation de la course du piston ou rĂ©gulation directe sont proposĂ©es en plus de la rĂ©gulation de force
  • RĂ©gulation de l'allongement par un extensomĂštre reliĂ©.
  • Les mĂąchoires Ă  rĂ©gulation de force excluent de maniĂšre fiable toute surcharge de l'Ă©prouvette pendant le processus de serrage.
  • L'entraĂźnement sans usure et la faible consommation d'Ă©nergie garantissent des coĂ»ts d'exploitation rĂ©duits.
  • Le logiciel d'essai testXpert III contrĂŽle l’ensemble du dĂ©roulement d’essai et fournit des rĂ©sultats clairs et aisĂ©ment exportables.

La LTM de ZwickRoell est donc idĂ©alement adaptĂ©e pour tester efficacement la rĂ©sistance Ă  la propagation lente de fissures conformĂ©ment Ă  l’ ISO 18489.

Nous cherchons Ă  comprendre au mieux votre besoin et vous proposons la solution la mieux adaptĂ©e.

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