Le guide ultime de l’essai de flexion des plastiques selon la norme ASTM D790

La norme ASTM D790 est très similaire à la norme ISO 178, bien qu’elle diffère sur plusieurs points essentiels :

• La norme ISO 178 exige l’utilisation d’un déflectomètre ou d’une correction de la conformité afin de déterminer le module de flexion. Dans la norme ASTM D790, il ne s’agit que d’une recommandation et le module peut être calculé par le seul déplacement de la traverse.
• Les tailles d’échantillons préférées sont différentes et comme la vitesse d’essai dépend de la profondeur de l’échantillon, les vitesses d’essai peuvent varier selon les normes. La profondeur préférée des échantillons dans la norme ASTM D790 est de 3.2 mm. La profondeur préférée des échantillons dans la norme ISO 178 est de 4 mm.  
• La norme ASTM D790 n’autorise qu’une seule vitesse d’essai, tandis que la norme ISO 178 permet d’utiliser une deuxième vitesse d’essai (plus rapide) après la mesure du module.

• La norme ASTM D790 mesure les propriétés de flexion d’un matériau lorsqu’il est soumis à une déformation ou à une flexion. Cet essai est réalisé sur une machine de traction à l’aide d’un dispositif de pliage en trois points, à un taux de vitesse proportionnel à la profondeur de l’échantillon. L’essai ASTM D790 est utilisé pour déterminer les propriétés mécaniques suivantes :
• Module tangent - Également appelé module d’élasticité, il s’agit de la pente de la portion rectiligne de la courbe de déflexion de la charge et constitue une mesure de la rigidité du matériau
• Le module d’élasticité sécant - la pente entre le point d’origine et le point de charge quelconque
• Module de corde - La pente entre deux points prédéfinis sur la courbe de déflexion de la charge
• Résistance à la flexion - La contrainte de flexion maximale obtenue lors d’un essai de flexion
• Contrainte de flexion à la rupture - Contrainte de flexion à laquelle un échantillon se rompt pendant un essai de flexion. Pour certains matériaux, l’échantillon se rompt avant la limite d’élasticité, dans ce cas la résistance à la flexion est égale à la contrainte de flexion à la rupture.

La norme ASTM D790 décrit deux procédures d’essai différentes destinées à différents types de matériaux. La procédure A, qui est la méthode préférée, utilise une vitesse de déformation de 0.01 mm/mm/min. La procédure B utilise une vitesse de déformation de 0.10 mm/mm/min et est destinée aux matériaux qui peuvent ne pas se rompre à une traction de 5 % s’ils sont testés à la vitesse inférieure. La norme ASTM D790 permet de mesurer la déformation à partir du déplacement de la traverse ou des relevés d’un extensomètre, décrits respectivement comme des essais de type 1 et de type 2.

La vitesse d’essai requise pour la norme ASTM D790 est exprimée en fonction de la portée du support de l’échantillon, de la profondeur de l’échantillon et de la vitesse de déformation. Le générateur d’expressions deBluehill® Universal permet aux utilisateurs de saisir la vitesse du test comme une fonction plutôt que comme un nombre statique. Une fois que l’opérateur de l’essai a saisi les mesures de l’échantillon, le logiciel modifie automatiquement la vitesse de l’essai en fonction de l’équation.

Les essais ASTM D790 peuvent être effectués sur une machine d’essai universelle de table ou de sol avec une variété d’accessoires qui peuvent être configurés pour optimiser vos essais. Comme chaque laboratoire a des besoins différents, plusieurs configurations de système sont disponibles.

Un exemple de configuration de base est présenté ci-dessous. Ce montage d’essai comprend un système d’essai de la série 3400 avec un dispositif de flexion à 3 points et sans extensomètre, ce qui signifie que la déformation dans ce cas doit être mesurée par le déplacement de la traverse (essai de type 1). Lorsque la déformation est mesurée par le déplacement de la traverse, la correction de la complaisance est recommandée, mais pas obligatoire. Les bâtis d’essai de la série 3400 peuvent également être utilisés en conjonction avec l’extensométrie pour les essais de type 2.

Les échantillons pour la norme ASTM D790 sont de forme rectangulaire et sont soit moulés, soit extrudés, soit découpés dans des plaques ou des feuilles. Les dimensions des échantillons pour la norme ASTM D790 dépendent de l’épaisseur du matériau, la norme la définit comme étant la profondeur du spécimen. Les matériaux en feuilles dont l’épaisseur est supérieure à 3,2 mm auront une largeur et une portée proportionnelles à leur épaisseur. Les matériaux en feuilles dont l’épaisseur est comprise entre 3,2 et 1.6 mm auront une largeur de 12,7 mm et une portée définie comme l’épaisseur de l’échantillon X 16. Les feuilles de moins de 1,6 mm d’épaisseur seront de 50,8 mm X 12,7 mm avec une portée de 25,4 mm.

Les dimensions des échantillons de matériaux d’isolation électrique présentent un autre type de mesures en fonction de leur épaisseur nominale. Les matériaux moulés ont généralement une profondeur de 3,2 mm, une largeur de 12,7 mm et une longueur de 127 mm. Ils utilisent une portée de support égale à la profondeur de l’échantillon X 16. Les composites renforcés à haute résistance doivent avoir des dimensions telles que décrites dans la norme afin de permettre aux fibres extérieures de l’échantillon de se rompre. Lors de l’essai de composites et autres matériaux anisotropes, il faut veiller à ce que la rupture ne se produise qu’en raison des forces accumulées pendant la flexion, et les échantillons doivent être coupés de manière à ce que la partie la plus solide des fibres soit celle testée.

Les échantillons doivent être mesurés avec un micromètre conforme à la norme ASTM D5947. Trois mesures de la largeur et de l’épaisseur de l’échantillon doivent être effectuées et leur moyenne doit être rapportée. La fonction ASMD (Instrument de mesure automatique de l’échantillon) de Bluehill Universal permet aux opérateurs de connecter jusqu’à deux micromètres ou appareils de mesure à l’ordinateur pour qu’il calcule la moyenne des mesures directement dans le logiciel. Cela élimine les risques d’erreurs de saisie et augmente l’efficacité.

Un dispositif de flexion à trois points est utilisé pour la norme ASTM D790. Ce dispositif se compose d’un piston de chargement fixé à la traverse mobile et d’un élément fixe avec deux supports ou enclumes pour les échantillons, qui peuvent être ajustés pour s’adapter à la distance de la portée des échantillons. La surface des enclumes et du piston de chargement doit être cylindrique et avoir un rayon de 5 mm, sauf indication contraire, et la longueur de l’élément cylindrique doit être supérieure à la largeur de l’échantillon.

Le dispositif de flexion d’Instron comprend plusieurs caractéristiques clés pour améliorer la précision des tests. Unités de longueur graduées sur la poutre de support pour permettre un positionnement précis des enclumes et un centrage facile du déflectomètre lors de l’utilisation de dispositifs de contrainte. Les dispositifs de flexion Instron sont également équipés de bras d’alignement qui peuvent être ajustés pour s’adapter à la largeur de l’échantillon. En effet, l’alignement des échantillons peut entraîner des variations importantes dans les résultats et il faut veiller à ce que les échantillons soient alignés de manière cohérente pour chaque essai.