ISO 6892-1:2009 Essai de traction sur les matériaux métalliques

Comment réaliser un essai de traction sur métaux selon la norme ISO 6892

Tôle métallique ISO 6892

 

La norme ISO 6892-1 est l’une des normes les plus couramment adoptées pour les essais de traction des matériaux métalliques à température ambiante. La version la plus récente de cette norme a été publiée en 2016 et décrit trois méthodes d’essai différentes : Méthode A1, Méthode A2 et Méthode B. La norme ISO 6892-1 est similaire, mais non équivalente à la norme ASTM E8/E8M. Ce guide est conçu pour vous présenter les éléments de base d’un essai de traction pour la norme ISO 6892-1 et vous donnera un aperçu de l’équipement d’essai, du logiciel et des échantillons de traction nécessaires. Cependant, toute personne prévoyant de réaliser des essais ne doit pas considérer ce guide comme substitut à la lecture de la norme complète.

Évolution de la norme

La norme ISO 6892-1:2016 est la version actuelle d’une norme sur les essais de métaux qui a connu plusieurs itérations. Instron participe activement au comité, ce qui nous permet de garantir que nos produits sont conformes à la norme et que notre équipe est informée des changements à venir. La version précédente, ISO 6892-1:2009, était elle-même un remplacement à la fois de l’ancienne norme ISO 6892 et de la norme très répandue EN10002-1:2001.

L’une des plus grandes évolutions de la norme ISO 6892-1 a été largement liée aux méthodes de contrôle des essais, ce qui peut représenter un défi important dans les essais de traction sur les métaux. Cette évolution a été principalement menée par les travaux réalisés dans le cadre du projet TENSTAND, où il a été identifié que les vitesses d’essai entre différentes machines testant à la même norme donneront des résultats différents en raison de la sensibilité des matériaux à la vitesse de déformation. La version 2009 a introduit des taux d’essai basés sur la vitesse de déformation (méthode A), qui est devenue la méthode préférée. La méthode d’essai traditionnelle héritée de la norme EN10002:2001 était basée sur le maintien d’un taux de contrainte dans la zone élastique, ce qui était nécessaire pour les machines à commande manuelle. Cette méthode originale a également été retenue et est devenue la "méthode B" dans la version de la norme de 2009.

L’introduction de la méthode A a provoqué une certaine confusion, car de nombreux utilisateurs pensaient que la méthode A n’était réalisable qu’en utilisant un équipement capable de contrôler la déformation en boucle fermée, alors qu’elle pouvait également être réalisée en utilisant une vitesse constante de traverse. Pour clarifier cette question, la norme ISO 6892-1 a été révisée une nouvelle fois pour donner la version actuelle, ISO 6892-1:2016. La version 2016 comprend trois méthodes d’essai, A1, A2 et B, où l’ancienne méthode A est divisée en deux méthodes d’essai différentes et clairement définies, la méthode A1 (contrôle de la déformation en boucle fermée) et la méthode A2 (vitesse constante de la traverse), tandis que la méthode B continue à être basée sur le maintien d’un taux de contrainte dans la zone élastique. Une note a été ajoutée à la méthode B pour préciser la plage de l’essai où un contrôle de la contrainte doit être maintenu. La vidéo ci-dessous présente la méthode A1 de manière plus détaillée.


Que mesure-t-elle ?

La norme ISO 6892-1 mesure les propriétés de traction des matériaux métalliques sous toutes leurs formes à température ambiante. Les essais effectués dans des conditions contrôlées doivent être réalisés à une température de +23 °C à -5 °C. Bien que la norme ISO 6892-1 mesure de nombreuses propriétés de traction différentes, celles qui suivent sont les plus fréquentes :

Limite d’élasticité - Contrainte à laquelle un matériau subit une déformation permanente. La norme ISO 6892-1 détermine à la fois la limite d’élasticité supérieure et la limite d’élasticité inférieure : en fonction des phénomènes de déformation, la norme ISO 6892-1 spécifie à la fois les exigences relatives à la limite d’élasticité supérieure et à la limite d’élasticité inférieure pour les matériaux à déformation discontinue et la méthode de la limite d’élasticité décalée pour les matériaux à déformation continue. 

Étirement au point d’élasticité - Ne convient que pour les matériaux à déformation discontinue, l’étirement au point d’élasticité est la différence entre l’étirement de l’échantillon au début et à la fin de la déformation discontinue (la zone dans laquelle une augmentation de la déformation se produit sans augmentation de la contrainte).

Résistance à la traction - Force ou contrainte maximale qu’un matériau est capable de supporter pendant un essai de traction.

Réduction de la surface - Mesure de la ductilité d’un matériau. Il s’agit de la différence entre l’aire de la section transversale originale d’un échantillon et l’aire de sa plus petite section transversale après l’essai, généralement exprimée en pourcentage de diminution de la section transversale originale. La plus petite section transversale peut être mesurée au moment de la fracture ou après.

 

Types de rendement des métaux

 

Échantillons

La norme ISO 6892-1 prend en compte une grande variété de types d’échantillons en raison de l’énorme plage d’applications pour lesquelles les matériaux métalliques sont utilisés. Les principaux types d’échantillons sont les suivants : tôles, plaques, fils, barreset tubes. Des détails complets sur la préparation et la mesure des échantillons sont disponibles dans les annexes :

Annexe B : Types d’échantillons à utiliser pour les produits fins : feuilles, bandes et plaques de 0, 1 et 3 mm d’épaisseur.

Annexe C : Types d’échantillons à utiliser pour les fils, les barres et les sections dont le diamètre ou l’épaisseur est inférieur à 4 mm.

Annexe D : Types de pièces d’essai à utiliser pour les tôles et les plaques d’une épaisseur égale ou supérieure à 3 mm et les fils, les barres et les sections d’un diamètre ou d’une épaisseur égale ou supérieure à 4 mm.

Système d’essai des matériaux

Comme l’essai ISO 6892-1 est réalisé sur une grande variété de métaux, les exigences en matière de force du système peuvent varier considérablement. Le système de mesure de la force de la machine d’essai doit être conforme à la norme ISO 7500-1, classe 1, ou supérieur. La série 5900 d’Instron® offre des bâtis d’essai adaptés aux essais de tôles métalliques (10 kN) jusqu’aux plaques d’acier (600 kN). La série 5900 offre un bâti de charge supérieur comprenant des roulements préchargés, des vis à billes de précision, une traverse et une poutre de base extrêmement rigides, ainsi que des courroies d’entraînement à faible allongement. Ces caractéristiques contribuent à une performance globale avancée, produisant des résultats très précis. Ces caractéristiques permettent également de minimiser l’énergie emmagasinée pendant un essai, ce qui est particulièrement appréciable lors des essais de matériaux métalliques à haute résistance selon la norme ISO 6892-1.

La série 5900 d’Instron

Amarrages

Il existe de nombreuses technologies de préhension différentes adaptées aux essais ISO 6892-1 (de blocage, hydraulique, pneumatique, etc.) ; elles peuvent toutes être classées comme proportionnelles ou non proportionnelles selon la manière dont elles exercent la force de serrage sur l’échantillon.

Avec les amarrages proportionnels, la force exercée sur l’échantillon est proportionnelle à la charge de traction appliquée. Lorsque la charge de traction augmente au cours d’un essai, la force de préhension sur l’échantillon augmente également. Les amarrages de blocage sont une option populaire pour la préhension proportionnelle et existent en versions manuelle, pneumatique et hydraulique pour répondre à une large plage d’utilisation pour les essais. La forme de l’amarrage de blocage lui permet d’exercer une pression proportionnelle : lorsque la force de traction est appliquée à l’échantillon, celui-ci est tenu davantage dans la zone la plus étroite du blocage, augmentant la pression de préhension.

Avec les amarrages non proportionnels, la force de serrage sur l’échantillon reste constante et indépendante de la charge de traction appliquée. C’est le cas des amarrages à action latérale et des amarrages hydrauliques de blocage résistant à l’usure, la force de serrage est générée par une source d’énergie qui n’est pas directement associée à la charge de traction de l’échantillon. Cette source d’énergie est généralement une alimentation hydraulique sous haute pression (210 bar/3000 psi ou plus). L’un des avantages des amarrages non proportionnels est que la force de serrage est généralement plus réglable, ce qui offre plus d’avantages possibles pour les différentes utilisations. Par exemple, lors de l’essai d’échantillons non usinés, des réglages précis peuvent aider les utilisateurs à obtenir une pression de préhension optimale tout en minimisant les concentrations de contraintes qui pourraient provoquer une cassure prématurée.

Amarrages Instron à forte charge

Extensomètres

Il existe trois types différents d’extensomètres qui sont généralement utilisés pour les essais ISO 6892-1 : les appareils à clip-on, les appareils automatiques avec ou sans contact. En fonction des calculs nécessaires, les extensomètres doivent être conformes à la norme ISO 9513 classe 1 ou 2. Les extensomètres à Clip-on tels que celui de la série 2630 sont les plus couramment utilisés. Ces appareils peuvent fournir des données de déformation incroyablement précises et stables et sont généralement moins chers à l’achat que les autres types. Ils doivent être suffisamment robustes pour survivre dans les laboratoires d’essais à haut débit et absorber tout choc dû à la rupture d’échantillons métalliques de grande taille, si ils ne sont pas retirés pendant l’essai.

Les dispositifs automatiques avec contact tels que le AutoX750 offrent l’avantage d’une force de serrage et d’un placement répétables, ils permettent réduire les variations entre différents opérateurs plaçant manuellement les extensomètres à encliqueter. Les dispositifs automatiques avec contact peuvent également s’adapter à plusieurs longueurs de jauge, ce qui peut être utile pour les utilisateurs qui doivent tester divers types d’échantillons. L’AutoX est conçu pour être suffisamment robuste pour rester allumé pendant toute la durée de l’essai jusqu’à la cassure. De plus, lorsqu’il est monté avec le logiciel Bluehill® Universal, l’AutoX750 peut être configurée pour se retirer automatiquement juste avant la rupture de l’échantillon afin d’éviter toute usure excessive des bords de couteau.

Les dispositifs automatiques sans contact tels que l’extensomètre vidéo automatique sans contact AVE 2 offrent l’avantage d’éliminer toute influence liée au contact physique de l’extensomètre avec l’échantillon. Par exemple, si un échantillon est très mince, comme c’est le cas pour les métaux d’emballage, le poids d’un dispositif à clip-on peut modifier considérablement les résultats. Les bords de couteau utilisés pour fixer le dispositif sur un échantillon fragile peuvent également endommager l’échantillon et provoquer une cassure prématurée. De plus, comme l’AVE n’entre pas en contact avec le matériau, il n’y a aucun risque que l’extensomètre soit endommagé ou usé lors du test de matériaux à grande taille.

 

extensomètres

 

Logiciel d’essai

Presque toutes les machines d’essai modernes sont livrées avec un logiciel préinstallé. Il est important que les calculs du logiciel d’essai soient conformes à la norme ISO 6892-1 et correspondent aux données existantes. Tous les logiciels ne sont pas créés de la même manière, il est important d’être sûr que la plateforme choisie fournit des résultats fiables.

Des milliers de clients dans le monde entier font confiance à Bluehill Universal® pour tester leurs matériaux selon la norme ISO 6892-1. Tous les calculs requis pour les tests ISO 6892-1 sont déjà préconfigurés dans Buehill Universal, mais pour ceux qui préfèrent partir de zéro et construire leur propre méthode, l’interface permet aux utilisateurs de saisir facilement leurs propres calculs manuellement. Le paquet de méthodes pour les métaux fournit également des méthodes préconfigurées pour toutes les normes suivantes : ASTM E8/E8M, ASTM A370, ASTM 615, ASTM E646, ASTM E517, EN10002, ISO10113 & ISO10275.

Débit global

La plupart des laboratoires qui effectuent des essais selon la norme ISO 6892-1 doivent tester un grand nombre d’échantillons de façon régulière. C’est pourquoi tout ce qui peut être fait pour augmenter le débit est avantageux. Heureusement, il existe de nombreuses possibilités pour augmenter la capacité d’analyse d’un laboratoire. De petites modifications aux logiciels peuvent réduire les tâches répétitives, et certains amarrages et certains extensomètres peuvent réduire le temps de réglage et augmenter la répétabilité, ce qui réduira le besoin d’effectuer de nouveaux tests. Enfin, il est possible d’automatiser entièrement l’ensemble du processus d’essai, ce qui permet d’effectuer des essais pendant plusieurs heures sans aucune intervention de l’opérateur.

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