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ISO 8256 & ASTM D1822 Essais de choc traction sur plastiques

Les essais de choc-traction fournissent des caractéristiques matériau basées sur le travail de choc, lui-même déterminé sous contrainte de traction sur des éprouvettes standardisées à des vitesses de déformation élevées.Grâce à l’utilisation de mêmes paires de tailles de pendule et étrier, les résultats d’essai sont aisément comparables.Les normes ISO 8256 et ASTM D1822 décrivent les essais de choc-traction sur plastiques.

Les essais de traction choc sont fréquemment utilisés pour des éprouvettes souples en flexion constituées de films ou feuilles, ainsi que de plastiques mous ou semi-rigides, qui ne produisent aucune rupture de l'éprouvette et donc pas de résultat dans la méthode Charpy ou la méthode Izod (ISO 180 ou ASTM D256) , même avec des éprouvettes entaillées.L’essai des éprouvettes rigides conformément à la norme ISO 472 est également possible.

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Méthode d'essai ISO 8256

La norme ISO 8256 définit deux méthodes d'essai distinctes:

  • La méthode A est utilisée avec un montage d'essai dans lequel l’éprouvette est fixée sur un côté dans une position définie dans un dispositif de serrage vertical.Un étrier transversal rigide avec une masse définie est fixée de l’autre côté.Au cours de l'essai, le marteau pendule frappe l’étrier transversal, qui subit ainsi une forte accélération.L’éprouvette est alors étirée en direction de traction, jusqu’à rupture.
  • La méthode B Cette méthode est empruntée à la norme ASTM D 1822 et est associée à la méthode dite „tensile-in-head“.Pour ce faire, l’éprouvette est fixée dans le marteau pendule et est également munie d'un étrier transversal spécifié sur son côté opposé.L’éprouvette, l’étrier et le marteau pendule forment ainsi une masse de chute commune.L’étrier transverse s’arrête brusquement sur la position d'impact, tandis que l'éprouvette et le marteau pendule poursuivent leur mouvement; pour terminer, l'éprouvette est étirée en direction de traction jusqu’à rupture.

De manière générale, la méthode A est utilisée conjointement à la norme ISO 8256, tandis que les essais selon ASTM D1822 sont toujours réalisés selon la méthode „tensile-in-head“.

Les essais de traction choc sont également proposés comme essais instrumentés, c'est-à-dire avec une mesure rapide de la force.Aucune norme n’est toutefois proposée sur la thématique.

Exigences de l’essai

Différents moutons pendules spécifiés de manière très détaillée par l’ISO 8256 sont utilisés pour l’essai de traction par choc classique.Cela permet une bonne comparabilité des essais entre les différents équipements de test, laboratoires, opérateurs et sites.

Le principe de la mesure est basé sur un marteau pendule spécifié en terme de capacité et de hauteur de chute, qui libère une partie de son énergie cinétique à impact de l'éprouvette.Le marteau-pendule ne remonte, dès lors, plus à hauteur de chute initiale après l'impact.La différence de hauteur mesurée entre la hauteur de chute et la hauteur de montée devient ainsi une mesure de l'énergie absorbée.La vitesse d'impact généralement spécifiée - grâce à la définition de la hauteur de chute - permet un déroulement des essais à des vitesses de déformation comparables.

La correction du travail centrifuge absorbé par l'étrier transversal est une particularité de l’essai de traction choc.Cette correction repose sur l’hypothèse d’un choc élastique.Dans la pratique, un choc peut toutefois disposer d’une composante plastique en plus de la composante élastique, de sorte que cette correction reste une approximation.Une comparaison directe des valeurs caractéristiques suppose donc des marteaux pendules et tailles d’étriers transversaux identiques.

Pour les essais selon ISO, les marteaux peuvent être utilisés dans une fourchette allant de 10 % à 80 % de leur énergie potentielle.Lorsque plusieurs marteaux-pendules remplissent cette condition pour l'essai d'un matériau, ce qui est généralement le cas du fait du chevauchement des plages de travail des différents marteaux pendules, c’est le marteau pendule doté de la plus grande capacité de travail qui est utilisé.Cela permet de minimiser la chute de vitesse dans le processus d'impact.

La nature de la mesure implique une attribution de toutes les pertes d’énergie à l’éprouvette et à l’étrier transversal.C'est pourquoi il est important de minimiser, de corriger ou d'éliminer complètement toutes les sources d'erreur externes.Pour les pertes par frottement qui se produisent inévitablement en raison du frottement de l'air et du frottement au niveau des points d'appui du marteau pendule, des spécifications strictes dans la norme ISO 13802, ainsi que des contrôles dans le cadre de l'étalonnage régulier sont proposés.Les valeurs de correction sont mesurées et attribuées au marteau pendule correspondant.Pour la qualité de la mesure, une masse suffisante et une installation sans vibration du mouton pendule sur une table de laboratoire très stable, sur un plan de travail boulonné contre un mur solide ou encore sur une plate-forme en maçonnerie sont des pré-requis indispensables.Les vibrations internes de l'appareil sont minimisées grâce à sa conception.Pour ce faire, ZwickRoell utilise notamment des marteaux pendules dotés de doubles tiges en carbone unidirectionnel, qui ont une masse très faible et offrent une rigidité optimale des tiges pendule.

La norme ISO 8256 définit un total de 5 éprouvettes distinctes.Les types 1 et 4 sont préférés pour la méthode A, les types 2 et 4 sont les éprouvettes préférées pour la méthode B. L’éprouvette de type 3 dispose d’une partie centrale parallèle, carrée, avec une longueur d’arête de 10 mm et est bien adapté aux mesures de déformation avec les systèmes DIC.Grâce à des surfaces de butée supplémentaires sur l'épaulement, l’éprouvette de type 5 bénéficie d’un alignement précis; une transmission de force positive est également possible sur les matériaux rigides dotés d’une hauteur d’éprouvette suffisante.

ISO 8256 et ASTM D1822:Essai de choc traction sur plastiques

Essais selon normes d’après Charpy, Dynstad, Izod et choc-traction méthode A/B avec la série des moutons pendules HIT

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