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Essai de traction, plastique

ISO 527-1 -2, ASTM D 638
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  • Brochure sur le secteur d’activité: Plastique & Caoutchouc PDF 9 MO

Objectif de l'essai de traction selon ISO 527

L'essai de traction détermine principalement les propriétés mécaniques d'un moulage. Ces grandeurs caractéristiques sont en principe utilisées à des fins de comparaison.

Les grandeurs caractéristiques sont:

  • Contrainte de traction: La force se référant à la section initiale de l'éprouvette
  • Allongement: Variation de la longueur de référence se référant à la longueur de référence initiale
  • Module de traction: Pente de courbe dans le diagramme de contrainte-allongement
  • Point d'élasticité: Contrainte et allongement sur le point de courbe sur lequel se trouve la pente nulle
  • Point de rupture: Contrainte et allongement au moment de la rupture éprouvette
  • Coefficient de Poisson: ratio négatif de l'allongement transversal à l'allongement longitudinal

La norme ISO 527-1/-2 comme l'ASTM D 638 fixent les méthodes d'essai pour l' essai de traction. Si les deux normes sont techniquement équivalentes, les résultats livrés diffèrent en certains points par les formes éprouvettes, vitesses d'essais et type de détermination résultat.

L'essai de traction standardisé représente ainsi des résultats d'essais pour une vitesse de retrait définie sur l'éprouvette. Dans l'utilisation pratique d'un composant ou d'une structure, les contraintes produites peuvent toutefois se situer dans une très large gamme de vitesses de déformation. Sous vitesses d'allongement modifiée, les caractéristiques viscoléastiques des polymères seront ainsi à l'origine d'autres propriétés mécaniques (que celles habituellement mesurées sur éprouvettes standardisées). Pour cette raison, les grandeurs caractéristiques déterminées dans l'essai de traction s'adaptent partiellement seulement à la conception de composants, mais constituent une base très fiable pour la comparaison de matériaux.

Essais d'altération: L'essai de traction fournit des informations intéressantes sur la dégradation des grandeurs caractéristiques d'un polymère après vieillissement, exposition à la chaleur ou aux intempéries. Les grandeurs caractéristiques seront déterminées pour ce faire à l'état moulé mais aussi après vieillissement ou exposition aux intempéries.

Exigences relatives à l'environnement et aux équipements d'essai pour les essais de traction ISO 527

Définition des formes et dimensions éprouvette à utiliser conformément à l'ISO

Formes éprouvette pour l'essai des formes de moulage

Une reproductibilité élevée est le principal objectif pour l'essai des formes de moulage. Cela requiert une limitation des types d'éprouvette.

  • La fabrication de l'éprouvette s'effectue habituellement par injection. L'éprouvette de Type 1A définie dans l'ISO 527-2 sera utilisée pour ce faire, celle définie comme Type A dans l’ISO 3167 est en outre limitée à une épaisseur de 4 mm. La norme ISO 20753 décrit encore cette éprouvette comme éprouvette A1.
  • Lorsque la distance au point d'injection croît, l'éprouvette moulée par injection présente une orientation décroissante conduisant à une courbe non constante des propriétés mécaniques sur la longueur de l'éprouvette et à une rupture éprouvette sur la face opposée.
  • La longueur préférée de l'éprouvette est de 75 mm, ou 50 mm.
  • L'utilisation d'éprouvettes de Type 1B, qui est décrite dans l'ISO 3167 par le type B et dans l'ISO 20753 par le type A2, est également autorisée.
  • Cette éprouvette est généralement extraite à partir de panneaux pressés ou injectés. Les orientations du polymère diffèrent habituellement nettement des orientations de charge observées sur les polymères moulés par injection. Une comparaison de résultats, obtenus à partir de formes éprouvettes distinctes, n'est pas assurée.
  • La longueur de référence pour l'éprouvette Type 1B est définie à 50 mm en raison du plus grand rayon et donc de la zone parallèle plus courte.

Éprouvette Essai de vieillissement, exposition à la chaleur ou aux intempéries

  • Une section plus petite procure un avantage certain pour toutes les processus de vieillissement découlant de la surface de l'éprouvette.
  • La contrainte maximale de traction est, fréquemment, utilisée seule pour l'évaluation de cette méthode. L'utilisation de l'extensomètre n'est pas requis, et de petites éprouvettes taillées peuvent être utilisées.
  • L’ISO 527 propose à cette fin les types CP et CW, qui sont empruntés à la norme de choc traction ISO 8256.

Conditions de conditionnement définies et conditions ambiantes

  • Le respect des conditions de conditionnement définies et conditions ambiantes en relation avec la température et l'humidité de l'air est essentielle à la comparaison des résultats d'essais.
  • Vous trouverez les exigences relatives à la durée de conditionnement dans les normes matériau du plastique à tester. Dans le cadre de l'essai des formes de moulage, les éprouvettes devront par conséquent être stockées pendant au moins 16 heures en atmosphère normale
  • Les atmosphères normales sont définies dans les normes ISO 291 et/ou ASTM D 1349
    Climat tempéré: 23 ± 2 °C, 50 ± 10 %r.F.
    Climat subtropical: 27 ± 2 °C, 65 ± 10 %r.F.
  • Les entrées de tolérance correspondent à la classe 2. En classe 1, les tolérances sont réduites de moitié.
  • La température ambiante décrit des limites d'utilisation plus larges pouvant se situer ente 18 °C et 28 °C.
  • Des essais à températures hautes ou basses peuvent toutefois être définies pour des exigences distinctes.

Détermination précise des dimensions de l'éprouvette

  • La détermination des dimensions éprouvette peut occasionner une prévalence élevée de l'erreur en matière de mesure des valeurs de contrainte. Si le modèle d'erreur affectant le résultat de contrainte dans l'essai de traction est linéaire, une erreur quadratique impactera alors l'épaisseur éprouvette dans les essais de flexion. 
  • Outre la précision de lecture du moyen de mesure utilisé, les dimensions et formes de l'élément de contact utilisé de même que la pression de surface appliquée pendant la mesure jouent un rôle essentiel.
  • La section de l'éprouvette diffère par conséquent souvent d'une forme rectangulaire idéale. Cela peut être une erreur d'angle du traitement mécanique ou des dépressions en surface et légers bourrelets de démoulage sur les éprouvettes injectées.
  • De nombreuses normes d'essai renvoient à l'ISO 16012 et/ou à l'ASTM D 5947, pour définir les exigences et méthodes de mesures dimensionnelles. Certaines normes d'essais peuvent encore contenir des exigences supplémentaires.
  • Pour les dimensions plus grandes que 10 mm sur plastiques rigides, un pied à coulisse sera par exemple utilisé pour la mesure de la longueur totale. A cause d'une pression de surface non contrôlable pendant le processus de mesure, la précision de mesure sera plutôt faible - y compris dans le cas de pieds à coulisse haute précision.
  • Une vis micrométrique à cliquet sert habituellement à déterminer l'épaisseur et la largeur de l'éprouvette. La surface de contact est un plan circulaire avec un diamètre de 6,35 mm. Le cliquet limite la force de mesure à une plage entre 5 N et 15 N.
  • Sur installations d'essai robotisées, c'est un mesureur de section qui déterminera l'épaisseur et la largeur. Ces appareils maintiennent l'éprouvette en position pendant la mesure, et déterminent les dimensions avec quatre contacts numériques, une force de mesure définie et des pieds de palpage appropriés.
  • Un respect plus strict de la force de mesure est requis pour les plastiques souples (films, ...). Des mesureurs d'épaisseur numériques avec application de poids morts seront alors utilisés pour ce faire.

Exigences relatives à la machine d'essais

Les principales grandeurs d'une machine d'essais sont la variation de force et la déformation. Dans le cadre d’un étalonnage périodique avec une traçabilité certifiée à un étalon de référence national, le certificat atteste que les mesurages atteignent la précision fixée par les normes d’essais pour les plages définies. 

Mesure de la force (ISO 7500-1, ASTM E4)

Les principales normes d'essais exigent une précision de mesure de 1% se référant à la valeur mesurée correspondante. L'ISO désigne cette demande par la „Classe 1“. La plupart des machines d'essais récentes atteint cette classe 1 ou même la classe 0,5 dont les tolérances sont réduites de moitié. La plage de mesure dans laquelle une machine d'essais permet d'atteindre la précision de classe spécifiée est donc décisive. Différentes machines d'essai ZwickRoell atteignent la classe 1 à partir de 1/1000 de leur plage de mesure. Le même montage d'essai peut ainsi être utilisé sans transformation pour mesurer les valeurs de module et contraintes de traction de nombreux matériaux.

Mesure de la déformation (ISO 9513, ASTM E83)

Les entrées de classe pour la mesure de la déformation contiennent, outre une erreur relative définie (exprimée en %), une entrée pour l'erreur absolue se produisant pour la mesure des plus petites déformations.
L'ISO et l'ASTM diffèrent fortement sur ce point.

  • Tandis que les tolérances se réfèrent à la déformation dans l'ISO, l'ASTM fait directement référence à l'allongement.
  • Les exigences dans le domaine des plus petits allongements sont en outre sensiblement plus étroites que celles des classes ASTM correspondantes.
  • Des différences de définition très significatives peuvent ainsi survenir selon la longueur de référence utilisée, notamment pour la mesure des plus petites déformations.

Spécificités à la mesure du module de traction

  • Comme indiqué dans le tableau ci-dessus, les exigences de précision pour la plage d'allongement du module de traction se situent à ± 3 µm en classe 1 de l'ISO. Ce qui signifie qu'un écart entre mesures (pour le début et la fin module) allant jusqu'à 6 µm peut être présent. Ce qui se traduirait par une erreur de mesure correspondante.
  • Afin de résoudre ce problème, l'ISO 527-1 introduit une exigence supplémentaire pour la mesure du module de traction. Cette exigence prescrit un calcul de la course de mesure entre le début et la fin détermination du module avec une précision de 1%.

Essai de traction selon ISO 527-1 / ASTM D638 avec enceinte thermique -80°C à +250°C

Essai sur plastique de -80 °C à +250 °C en enceinte thermique

Essai de matériau et de composants sous conditions de température (notamment sel. ISO 527-1, ASTM D 638) sur plastiques, caoutchouc, élastomère et matériaux composites avec extensomètre makroXtens.

testXpert III - Essai de traction sur plastiques selon ISO 527-1 (ASTM D638)

Le logiciel d'essai testXpert III est la solution optimale pour chaque demande d'essai. Le logiciel est basé sur une concertation étroite avec ses utilisateurs et offre de nombreuses fonctionnalités, qui vous soutiennent dans votre activité quotidienne. La norme ISO 527-1/-2 comme l'ASTM D638 fixent les méthodes d'essai pour l'essai de traction. Si les deux normes sont techniquement équivalentes, les résultats livrés diffèrent en certains points par les formes éprouvettes, vitesses d'essais et type de détermination résultat. Avec testXpert III, ZwickRoell vous propose un Programme Standard qui remplit les exigences de l’ISO 527-1 et l’ASTM D638. Tous les paramètres nécessaires à la réalisation de l’essai selon ISO 527 sont déjà pré-définis. De nombreux autres détails sont également disponibles dans testXpert.

L'essai de traction comparé à d'autres méthodes d'essais

L'essai de traction comparé à d'autres méthodes d'essais

Essai de flexion (ISO 178, ASTM D 790)
Creep / Détermination du comportement au fluage en traction (ISO 899-1)
Essai de choc traction (ISO 8256, ASTM D 1822)
Essai à haute vitesse de déformation (ISO 18872)
Essai de flexion (ISO 178, ASTM D 790)

Essai de flexion (ISO 178, ASTM D 790)

  • L'essai de flexion se déroule sous des vitesses de sollicitation similaires à celles de l'essai de traction et fournit par conséquent des propriétés matériaux semblables.
  • L'essai de flexion confère un avantage comparatif à la mesure des plus petits allongements éprouvette. Pour cette raison, l'essai de flexion a longtemps été utilisé de manière préférentielle pour la mesure du module.
  • Avec l'apparition d'extensomètres haute-précision, de manipulation aisée, cet avantage de l'essai de flexion passe toutefois au second plan.
  • Selon la méthode, l'essai de flexion caractérise plus fortement l'état du matériau à la surface de l'éprouvette. En présence de fortes orientations dans le matériau, des écarts de mesure seront ainsi obtenus par rapport à l'essai de traction.
  • Les méthodes de calcul employées dans les normes mettent en évidence une erreur de mesure croissante avec une augmentation du fléchissement de l'éprouvette. Contrairement à l'essai de traction, l'essai de flexion est uniquement réservé pour cette raison aux petits allongements éprouvettes.
En savoir plus sur l'essai de flexion ISO 178
Creep / Détermination du comportement au fluage en traction (ISO 899-1)

Creep / Détermination du comportement au fluage en traction (ISO 899-1)

L'essai de fatigue reflète une sollicitation de traction sous charge constante. La vitesse de sollicitation est donc quasi nulle. La variation de l'allongement est représentée comme courbe de fluage.

En savoir plus sur l'essai de fluage en traction ISO 899-1
Essai de choc traction (ISO 8256, ASTM D 1822)

Essai de choc traction (ISO 8256, ASTM D 1822)

  • Cet essai propose une méthode simple pour la détermination d'une propriété de traction sous haute vitesse de sollicitation avec un mouton pendule.
  • Seules les valeurs d'énergie pourront toutefois être déterminées sur les moutons pendules classiques, les vitesses de retrait sont habituellement limitées à 3,8 m/s environ. Un mouton pendule instrumenté permet la détermination de grandeurs caractéristiques supplémentaires, telles que la résistance à la traction.
Plus d'informations sur l'essai de choc
Essai à haute vitesse de déformation (ISO 18872)

Essai à haute vitesse de déformation (ISO 18872)

L'essai à haute vitesse de déformation pourra être déterminé avec des tours de chute ou encore avec des machines haute vitesse hydrauliques. Des vitesses de retrait allant jusqu'à 20 m/s sont alors approchées. L'utilisation d'une mesure directe de la déformation sur l'éprouvette est en outre possible, permettant ainsi la création de diagrammes de contrainte-allongement significatifs. L’essai à haute vitesse de déformation fournit des paramètres utiles pour la déformation de Crash.

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