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ISO 179-1 & ISO 179-2 Résilience au choc Charpy et résilience au choc entaillé des plastiques

Les normes ISO 179-1 (essai non instrumenté de résistance au choc) et ISO 179-2 (essai instrumenté de résistance au choc) décrivent l’essai de choc selon Charpy pour la détermination de la résistance au choc et de la résilience au choc entaillé.Les essais de choc selon Charpy sont également décrits par la norme ASTM D6110.

Les essais de choc selon la méthode Charpy sont utilisés pour caractériser un plastique à hautes vitesses de déformation.La sollicitation s’effectue brusquement et dans un montage de flexion 3 points.Dans la méthode classique, le résultat est représenté par l'absorption d'énergie de l'éprouvette.Les méthodes de mesure instrumentées permettent également d'afficher des diagrammes force-course, de fournir des informations supplémentaires sur les matériaux, ainsi que d'attribuer automatiquement le type de rupture.

Dans le cadre de la norme pour les grandeurs un point, ISO 10350-1, la méthode d’essai Charpy d'après ISO 179-1 est la méthode d'essai préférée pour la mesure de la résistance au choc.L'essai est réalisé de manière préférentielle suréprouvettes non-entaillées dans un choc latéral étroit (1eU).L'essai sera réalisé avec éprouvette entaillée aussi longtemps que l'éprouvette ne casse pas dans cette configuration.Les résultats ne sont, par conséquent, pas directement comparables.Si aucune rupture ne peut être obtenue même avec des éprouvettes entaillées, la méthode de traction par choc selon la norme ISO 8256 sera utilisée.

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Objectifs des essais de choc Charpy

Les essais de choc Charpy et essais de flexion sur barreaux entaillés selon les normes ISO 179-1 et ISO 179-2 fournissent des grandeurs caractéristiques pour la résistance au choc à hautes vitesses de déformation sous la forme d'une valeur d'énergie se référant à la surface.Les essais sont en principe réalisés en atmosphère normale ou à basses températures.

Les domaines d’application sont:

  • La comparaison de différents composés de moulage
  • Création de cartes matériaux, par exemple selon ISO 10350-1
  • Surveillance des tolérances dans le cadre du contrôle des marchandises entrantes et de l'assurance qualité
  • Essai de pièces finies sur la base d'éprouvettes usinées
  • Mesure des effets du vieillissement
  • Recherches en mécanique de la rupture

La méthode Charpy dispose par rapport à l'Izod d'un large choix d'applications, et est mieux adaptée aux essais sur matériaux présentant des ruptures par cisaillement interlaminaires ou effets de surface.

Exigences de l’essai

Exigences de l’essai

Essai Charpy classique selon ISO 179-1
Essai Charpy instrumenté selon ISO 179-2

Essai Charpy classique selon ISO 179-1

Différents moutons pendules , spécifiés de manière très détaillée par l’ISO 13802, sont utilisés pour l’essai de choc classique selon Charpy.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 en terme de capacité et de hauteur de chute, qui libère une partie de son énergie cinétique à percution 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.

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.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.

Essai Charpy instrumenté selon ISO 179-2

Un diagramme de force-course de très haute précision peut être obtenu par intégration d'une technique de mesure de qualité supérieure, grâce à l’acquisition de la courbe de force-temps.Les données ainsi obtenues peuvent être utilisées de différentes façons:

  • Grandeurs caractéristiques supplémentaires, permettant une meilleure compréhension du comportement du matériau
  • Grandeurs de mécanique de la rupture
  • Détermination automatique du type de rupture sans influence de l'opérateur, en fonction de l'allure de courbe dans le diagramme de force-course

Les courbes de mesure montrent toujours les oscillations caractéristiques.Ces oscillations sont celles de l'éprouvette, dont la fréquence se situe dans une relation fonctionnelle définie par la géométrie de l'éprouvette, les dimensions ainsi que la valeur de module du polymère.

La grande plage de mesure est un avantage supplémentaire de l'instrumentation.Contrairement aux moutons pendulesclassiques, leur variante instrumentée mesure des forces et non des énergies.Grâce à des mesures précises dès 1/100 de la force nominale, la durée de l'essai ainsi que la fréquence propre de l'élément mesuré permettent de déterminer la valeur inférieure de l'énergie de choc mesurable.Deux marteaux pendules instrumentés suffiront par conséquent à couvrir l'ensemble de la plage de mesure décrite par l'ISO 179-2:Un pendule instrumenté 5 J pour vitesses d'impact de 2,9 m/s et un pendule 50 J pour les vitesses d'impact de 3,5 m/s.Des essais d'après Izod et essais de choc traction sont également instrumentés sur la base de cette méthode.

ISO 179-1 et ISO 179-2:

Détermination de la résistance au choc Charpy et de la résilience au choc entaillé selon ISO 179-1 et ISO 179-2 avec un mouton pendule HIT.

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