ASTM D412 Essai de traction sur caoutchouc et élastomères
La norme ASTM D412 décrit la méthode pour la détermination des propriétés de traction des caoutchoucs thermodurcissables vulcanisés et élastomères thermoplastiques.
- Le caoutchouc thermodurcissable est durci et mis en forme sous l'effet de la chaleur. Le durcissement est une réaction chimique irréversible: grâce à ce processus, les produits en caoutchouc thermodurcissables sont plus solides et plus durables. Les produits en caoutchouc thermodurcissable comprennent les pneus, les palets de hockey, les disjoncteurs, les boîtiers électriques et les composants de moteur.
- Les élastomères thermoplastiques (TPE) sont des polymères, des mélanges de polymères ou de caoutchouc. Ils se présentent tout d'abord sous forme de pellets, puis deviennent liquides lorsqu'ils sont chauffés et peuvent ensuite être injectés dans un moule par exemple. Le thermoplastique prend sa forme lorsqu'il refroidit et durcit. Ce processus peut être inversé en chauffant à nouveau le matériau. Les applications du TPE comprennent les courroies de transmission, les amortisseurs, les tubes respiratoires, les cathéters et les semelles de chaussures.
Une autre méthode standardisée pour la détermination des propriétés de traction des caoutchoucs thermodurcissables vulcanisés et élastomères thermoplastiques est décrite dans les normes ISO 37 et DIN 53504.
Les contenus suivants présentent les points principaux. Pour des essais conformes à la norme ASTM D412, il est toutefois indispensable d’acheter la norme complète.
Objectif et domaine d’application Éprouvettes Réalisation de l’essai et valeurs caractéristiques Exigences relatives au moyen d’essai Systèmes d’essais Automatisation
ASTM D412 Objectif & Domaines d’application
L’ASTM D412 comprend des spécifications pour la machine d'essai, les éprouvettes, incluant leur forme et leur taille, ainsi que pour la procédure d'essai et les méthodes à utiliser. L'objectif de l'essai est de déterminer différentes caractéristiques de matériaux qui pourront ensuite être utilisées pour le développement de nouveaux produits, pour atteindre les objectifs de performance des produits ou pour la recherche et le Contrôle Qualité.
Les matériaux spécifiés dans la norme ASTM D412 sont utilisés quotidiennement dans de nombreux secteurs d’activités, notamment l’aéronautique et l’aérospatiale, la construction, l’ingénierie médicale par ex. pour les essais sur gants en caoutchouc ou dans le domaine automobile, notamment pour les essais sur pneus, amortisseurs, joints et bien d’autres.
Échantillon et dimensions selon ASTM D412
- Pour l’essai de traction sur caoutchouc et élastomère, l’ASTM D412 spécifie six types d'éprouvettes haltères admissibles et deux types d'éprouvettes annulaires coupées admissibles..
- L’échantillon le plus courant est une éprouvette haltère en forme de C (ASTM D412 Typ C) d'une longueur totale de 115 mm (4,5 pouces), d'une longueur de référence de 25 mm (1 pouce), d'une largeur de mesure de 6 mm (0,25 pouce) et d'une épaisseur de 3 mm. L'épaisseur de l'échantillon doit être mesurée trois fois, la valeur moyenne étant la valeur acceptée.
L0Longueur de référence
L Écartement entre outillages
l1 Longueur de la partie parallèle étroite/Diamètre interne
L2Écartement entre les parties parallèles larges
l3 Longueur totale / Diamètre externe
b2 Largeur éprouvette dans la zone de l’épaulement
b1Largeur éprouvette dans la zone de la longueur de référence
h Épaisseur éprouvette
| Norme | Type | Remarque | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | Forme |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM D412 | C | Éprouvette préférée | ≥115 | 33 | 25±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 25±0,25 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | A | Dimensions possibles | ≥140 | 59±2 | 25±1 | 12+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | B | Dimensions possibles | ≥40 | 59±2 | 25±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | D | Dimensions possibles | ≥100 | 33±2 | 16±1 | 3+0,05 | 1,3...3,3 | 25±0,25 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | E | Dimensions possibles | ≥125 | 59±2 | 16±1 | 3+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | F | Dimensions possibles | ≥125 | 59±2 | 16±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | 1 | Dimensions préférées | 17,9 | 15,9 | 1...3,3 | 50 | Éprouvette annulaire | ||
| ASTM D412 | 2 | Plus grande dimension | 35,8 | 31,8 | 1...3,3 | 100 | Éprouvette annulaire |
Réalisation de l'essai selon ASTM D412
L’ASTM D412 comprend deux méthodes d'essais, la méthode A et la méthode B.
- La méthode A est basée sur des échantillons en forme d'haltère / d'épaulement, la méthode B est axée sur des éprouvettes annulaires coupées à plat.
- Les essais selon l'ASTM D412 mesurent l'élasticité d'un matériau sous contrainte de traction, ainsi que son comportement après l'essai, lorsque le matériau n'est plus soumis à une contrainte.
- L’essai est réalisé sur une machine d’essais universelle (également appelée machine d’essai de traction) à une vitesse de 500 ± 50 mm/min jusqu'à défaillance de l’éprouvette.
Valeurs caractéristiques déterminées selon ASTM D412
Bien que la norme ASTM D412 mesure de nombreuses propriétés de traction distinctes, les caractéristiques suivantes sont les plus importantes, définitions selon ASTM D1566 - Terminologie pour caoutchouc :
- Contrainte de traction: Contrainte qui sera appliquée pour étirer une éprouvette
- Contrainte de traction pour un allongement déterminé: Contrainte nécessaire pour étirer la section uniforme d'un échantillon jusqu'à un allongement déterminé
- Résistance à la traction: contrainte de traction maximale lors de l’allongement d’une éprouvette jusqu’à la rupture
- Limite de fluage: le point de la courbe contrainte-déformation juste avant la défaillance finale, lorsque le taux de contrainte passe par rapport à l’allongement par une valeur nulle et peut devenir négatif
- Allongement maximal: l’allongement au moment de la rupture
- Déformation de traction: Allongement restant après qu'un échantillon ait été étiré puis rétracté de manière définie, exprimé en pourcentage de la longueur initiale
Vous trouverez des informations détaillées et des procédures standard dans la norme ASTM D412
Systèmes d’essai selon ASTM D412
L’une des caractéristiques de l’essai selon ASTM D412 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 1 050 mm à 1 450 mm
- AllroundLine : adaptable et polyvalente avec une plage d’essai de 1 030 mm à 2 560 mm
Mâchoires
Les mâchoires pour haltères doivent se serrer automatiquement, exercer une pression uniforme sur les surfaces de serrage et augmenter la pression avec un chargement croissant afin d’éviter tout glissement et d’obtenir une rupture dans la plage d’essai prévue. ZwickRoell propose 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.
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Essais de traction automatisés selon ASTM D412
Les essais de traction sur les caoutchoucs et élastomères selon ASTM D412 peuvent également être réalisés de manière automatisée. 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 ASTM D412 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. La capacité du magasin du système d’essai robotisé peut également être élargie à volonté.
- Afin d’exclure les influences de l’opérateur y compris sur les petites séries d’éprouvettes (type C), 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
- Brochure produit : Machines d’essai et systèmes d’essais pour plastique et caoutchouc PDF 9 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
Questions fréquemment posées sur l’ASTM D412
La norme ASTM D412 décrit une méthode servant à déterminer les propriétés de traction des caoutchoucs thermodurcissables vulcanisés et élastomères thermoplastiques. Ces essais sont essentiels pour déterminer les propriétés mécaniques de matériaux en caoutchouc et en élastomère, élément indispensable au développement de produits, à l'assurance qualité et à la vérification des performances dans un grand nombre de secteurs tels que l'aérospatiale, l’industrie médicale, l'industrie automobile, la construction, etc.
