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Essai de traction, plastique

ISO 527-1 -2, ASTM D 638
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  • Brochure sur le secteur d’activitĂ©: 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 rĂ©fĂ©rant Ă  la section initiale de l'Ă©prouvette
  • Allongement: Variation de la longueur de rĂ©fĂ©rence se rĂ©fĂ©rant Ă  la longueur de rĂ©fĂ©rence initiale
  • Module de traction: Pente de courbe dans le diagramme de contrainte-allongement
  • Point d'Ă©lasticitĂ©: 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 Ă©prouvette
  • Coefficient de Poisson: ratio nĂ©gatif de l'allongement transversal Ă  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 diffÚrent 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 trÚs large gamme de vitesses de déformation. Sous vitesses d'allongement modifiée, les caractéristiques viscoléastiques des polymÚres 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 trÚs 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 polymÚre aprÚs vieillissement, exposition à la chaleur ou aux intempéries. Les grandeurs caractéristiques seront déterminées pour ce faire à l'état moulé mais aussi aprÚs vieillissement ou exposition aux intempéries.

Exigences relatives Ă  l'environnement et aux Ă©quipements d'essai pour les essais de traction ISO 527

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

Formes Ă©prouvette 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'Ă©prouvette s'effectue habituellement par injection. L'Ă©prouvette de Type 1A dĂ©finie dans l'ISO 527-2 sera utilisĂ©e pour ce faire, celle dĂ©finie comme Type A dans l’ISO 3167 est en outre limitĂ©e Ă  une Ă©paisseur de 4 mm. La norme ISO 20753 dĂ©crit encore cette Ă©prouvette comme Ă©prouvette A1.
  • Lorsque la distance au point d'injection croĂźt, l'Ă©prouvette moulĂ©e par injection prĂ©sente une orientation dĂ©croissante conduisant Ă  une courbe non constante des propriĂ©tĂ©s mĂ©caniques sur la longueur de l'Ă©prouvette et Ă  une rupture Ă©prouvette sur la face opposĂ©e.
  • La longueur prĂ©fĂ©rĂ©e de l'Ă©prouvette est de 75 mm, ou 50 mm.
  • L'utilisation d'Ă©prouvettes de Type 1B, qui est dĂ©crite dans l'ISO 3167 par le type B et dans l'ISO 20753 par le type A2, est Ă©galement autorisĂ©e.
  • Cette Ă©prouvette est gĂ©nĂ©ralement extraite Ă  partir de panneaux pressĂ©s ou injectĂ©s. Les orientations du polymĂšre diffĂšrent habituellement nettement des orientations de charge observĂ©es sur les polymĂšres moulĂ©s par injection. Une comparaison de rĂ©sultats, obtenus Ă  partir de formes Ă©prouvettes distinctes, n'est pas assurĂ©e.
  • La longueur de rĂ©fĂ©rence pour l'Ă©prouvette Type 1B est dĂ©finie Ă  50 mm en raison du plus grand rayon et donc de la zone parallĂšle plus courte.

Éprouvette Essai de vieillissement, exposition Ă  la chaleur ou aux intempĂ©ries

  • Une section plus petite procure un avantage certain pour toutes les processus de vieillissement dĂ©coulant de la surface de l'Ă©prouvette.
  • La contrainte maximale de traction est, frĂ©quemment, utilisĂ©e seule pour l'Ă©valuation de cette mĂ©thode. L'utilisation de l'extensomĂštre n'est pas requis, et de petites Ă©prouvettes taillĂ©es peuvent ĂȘtre utilisĂ©es.
  • L’ISO 527 propose Ă  cette fin les types CP et CW, qui sont empruntĂ©s Ă  la norme de choc traction ISO 8256.

Conditions de conditionnement définies et conditions ambiantes

  • Le respect des conditions de conditionnement dĂ©finies et conditions ambiantes en relation avec la tempĂ©rature et l'humiditĂ© de l'air est essentielle Ă  la comparaison des rĂ©sultats d'essais.
  • Vous trouverez les exigences relatives Ă  la durĂ©e de conditionnement dans les normes matĂ©riau du plastique Ă  tester. Dans le cadre de l'essai des formes de moulage, les Ă©prouvettes devront par consĂ©quent ĂȘtre stockĂ©es pendant au moins 16 heures en atmosphĂšre normale
  • Les atmosphĂšres normales sont dĂ©finies 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 entrĂ©es de tolĂ©rance correspondent Ă  la classe 2. En classe 1, les tolĂ©rances sont rĂ©duites de moitiĂ©.
  • La tempĂ©rature ambiante dĂ©crit des limites d'utilisation plus larges pouvant se situer ente 18 °C et 28 °C.
  • Des essais Ă  tempĂ©ratures hautes ou basses peuvent toutefois ĂȘtre dĂ©finies pour des exigences distinctes.

Détermination précise des dimensions de l'éprouvette

  • La dĂ©termination des dimensions Ă©prouvette peut occasionner une prĂ©valence Ă©levĂ©e de l'erreur en matiĂšre de mesure des valeurs de contrainte. Si le modĂšle d'erreur affectant le rĂ©sultat de contrainte dans l'essai de traction est linĂ©aire, une erreur quadratique impactera alors l'Ă©paisseur Ă©prouvette dans les essais de flexion. 
  • Outre la prĂ©cision de lecture du moyen de mesure utilisĂ©, les dimensions et formes de l'Ă©lĂ©ment de contact utilisĂ© de mĂȘme que la pression de surface appliquĂ©e pendant la mesure jouent un rĂŽle essentiel.
  • La section de l'Ă©prouvette diffĂšre par consĂ©quent souvent d'une forme rectangulaire idĂ©ale. Cela peut ĂȘtre une erreur d'angle du traitement mĂ©canique ou des dĂ©pressions en surface et lĂ©gers bourrelets de dĂ©moulage sur les Ă©prouvettes injectĂ©es.
  • De nombreuses normes d'essai renvoient Ă  l'ISO 16012 et/ou Ă  l'ASTM D 5947, pour dĂ©finir les exigences et mĂ©thodes de mesures dimensionnelles. Certaines normes d'essais peuvent encore contenir des exigences supplĂ©mentaires.
  • Pour les dimensions plus grandes que 10 mm sur plastiques rigides, un pied Ă  coulisse sera par exemple utilisĂ© pour la mesure de la longueur totale. A cause d'une pression de surface non contrĂŽlable pendant le processus de mesure, la prĂ©cision de mesure sera plutĂŽt faible - y compris dans le cas de pieds Ă  coulisse haute prĂ©cision.
  • Une vis micromĂ©trique Ă  cliquet sert habituellement Ă  dĂ©terminer l'Ă©paisseur et la largeur de l'Ă©prouvette. La surface de contact est un plan circulaire avec un diamĂštre de 6,35 mm. Le cliquet limite la force de mesure Ă  une plage entre 5 N et 15 N.
  • Sur installations d'essai robotisĂ©es, c'est un mesureur de section qui dĂ©terminera l'Ă©paisseur et la largeur. Ces appareils maintiennent l'Ă©prouvette en position pendant la mesure, et dĂ©terminent les dimensions avec quatre contacts numĂ©riques, une force de mesure dĂ©finie et des pieds de palpage appropriĂ©s.
  • Un respect plus strict de la force de mesure est requis pour les plastiques souples (films, ...). Des mesureurs d'Ă©paisseur numĂ©riques avec application de poids morts seront alors utilisĂ©s pour ce faire.

Exigences relatives Ă  la machine d'essais

Les principales grandeurs d'une machine d'essais sont la variation de force et la dĂ©formation. Dans le cadre d’un Ă©talonnage pĂ©riodique avec une traçabilitĂ© certifiĂ©e Ă  un Ă©talon de rĂ©fĂ©rence national, le certificat atteste que les mesurages atteignent la prĂ©cision fixĂ©e par les normes d’essais pour les plages dĂ©finies. 

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

Les principales normes d'essais exigent une prĂ©cision de mesure de 1% se rĂ©fĂ©rant Ă  la valeur mesurĂ©e correspondante. L'ISO dĂ©signe cette demande par la „Classe 1“. La plupart des machines d'essais rĂ©centes atteint cette classe 1 ou mĂȘme la classe 0,5 dont les tolĂ©rances sont rĂ©duites de moitiĂ©. La plage de mesure dans laquelle une machine d'essais permet d'atteindre la prĂ©cision de classe spĂ©cifiĂ©e est donc dĂ©cisive. DiffĂ©rentes machines d'essai ZwickRoell atteignent la classe 1 Ă  partir de 1/1000 de leur plage de mesure. Le mĂȘme montage d'essai peut ainsi ĂȘtre utilisĂ© sans transformation pour mesurer les valeurs de module et contraintes de traction de nombreux matĂ©riaux.

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 diffĂšrent fortement sur ce point.

  • Tandis que les tolĂ©rances se rĂ©fĂšrent Ă  la dĂ©formation dans l'ISO, l'ASTM fait directement rĂ©fĂ©rence Ă  l'allongement.
  • Les exigences dans le domaine des plus petits allongements sont en outre sensiblement plus Ă©troites que celles des classes ASTM correspondantes.
  • Des diffĂ©rences de dĂ©finition trĂšs significatives peuvent ainsi survenir selon la longueur de rĂ©fĂ©rence utilisĂ©e, notamment pour la mesure des plus petites dĂ©formations.

Spécificités à la mesure du module de traction

  • Comme indiquĂ© dans le tableau ci-dessus, les exigences de prĂ©cision pour la plage d'allongement du module de traction se situent Ă  ± 3 ”m en classe 1 de l'ISO. Ce qui signifie qu'un Ă©cart entre mesures (pour le dĂ©but et la fin module) allant jusqu'Ă  6 ”m peut ĂȘtre prĂ©sent. Ce qui se traduirait par une erreur de mesure correspondante.
  • Afin de rĂ©soudre ce problĂšme, l'ISO 527-1 introduit une exigence supplĂ©mentaire pour la mesure du module de traction. Cette exigence prescrit un calcul de la course de mesure entre le dĂ©but et la fin dĂ©termination du module avec une prĂ©cision 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, élastomÚre et matériaux composites avec extensomÚtre 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 basĂ© sur une concertation Ă©troite avec ses utilisateurs et offre de nombreuses fonctionnalitĂ©s, qui vous soutiennent dans votre activitĂ© quotidienne. La norme ISO 527-1/-2 comme l'ASTM D638 fixent les mĂ©thodes d'essai pour l'essai de traction. Si les deux normes sont techniquement Ă©quivalentes, les rĂ©sultats livrĂ©s diffĂšrent en certains points par les formes Ă©prouvettes, vitesses d'essais et type de dĂ©termination rĂ©sultat. Avec testXpert III, ZwickRoell vous propose un Programme Standard qui remplit les exigences de l’ISO 527-1 et l’ASTM D638. Tous les paramĂštres nĂ©cessaires Ă  la rĂ©alisation de l’essai selon ISO 527 sont dĂ©jĂ  prĂ©-dĂ©finis. De nombreux autres dĂ©tails sont Ă©galement 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 / DĂ©termination 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 dĂ©roule sous des vitesses de sollicitation similaires Ă  celles de l'essai de traction et fournit par consĂ©quent des propriĂ©tĂ©s matĂ©riaux semblables.
  • L'essai de flexion confĂšre un avantage comparatif Ă  la mesure des plus petits allongements Ă©prouvette. Pour cette raison, l'essai de flexion a longtemps Ă©tĂ© utilisĂ© de maniĂšre prĂ©fĂ©rentielle pour la mesure du module.
  • Avec l'apparition d'extensomĂštres haute-prĂ©cision, de manipulation aisĂ©e, cet avantage de l'essai de flexion passe toutefois au second plan.
  • Selon la mĂ©thode, l'essai de flexion caractĂ©rise plus fortement l'Ă©tat du matĂ©riau Ă  la surface de l'Ă©prouvette. En prĂ©sence de fortes orientations dans le matĂ©riau, des Ă©carts de mesure seront ainsi obtenus par rapport Ă  l'essai de traction.
  • Les mĂ©thodes de calcul employĂ©es dans les normes mettent en Ă©vidence une erreur de mesure croissante avec une augmentation du flĂ©chissement de l'Ă©prouvette. Contrairement Ă  l'essai de traction, l'essai de flexion est uniquement rĂ©servĂ© pour cette raison aux petits allongements Ă©prouvettes.
En savoir plus sur l'essai de flexion ISO 178
Creep / DĂ©termination du comportement au fluage en traction (ISO 899-1)

Creep / DĂ©termination du comportement au fluage en traction (ISO 899-1)

L'essai de fatigue reflÚte 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 mĂ©thode simple pour la dĂ©termination d'une propriĂ©tĂ© de traction sous haute vitesse de sollicitation avec un mouton pendule.
  • Seules les valeurs d'Ă©nergie pourront toutefois ĂȘtre dĂ©terminĂ©es sur les moutons pendules classiques, les vitesses de retrait sont habituellement limitĂ©es Ă  3,8 m/s environ. Un mouton pendule instrumentĂ© permet la dĂ©termination de grandeurs caractĂ©ristiques supplĂ©mentaires, telles que la rĂ©sistance Ă  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 Ă  haute vitesse de dĂ©formation pourra ĂȘtre dĂ©terminĂ© avec des tours de chute ou encore avec des machines haute vitesse hydrauliques. Des vitesses de retrait allant jusqu'Ă  20 m/s sont alors approchĂ©es. L'utilisation d'une mesure directe de la dĂ©formation sur l'Ă©prouvette est en outre possible, permettant ainsi la crĂ©ation de diagrammes de contrainte-allongement significatifs. L’essai Ă  haute vitesse de dĂ©formation fournit des paramĂštres utiles pour la dĂ©formation de Crash.

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