Le véritable guide de la norme ISO 178

La norme ISO 178 autorise l’utilisation de différents systèmes de mesure de la déflexion en fonction des résultats souhaités et de leurs précisions associées. De la plus petite à la plus grande précision, les différents types de mesure de la déflexion autorisés sont pour le déplacement de la traverse, pour le déplacement de la traverse avec correction de la complaisance, et l’utilisation d’un dispositif pour la mesure directe de la déformation. Avant la mise à jour de 2010 de la norme ISO 178, les erreurs de précision dans la mesure de la déflexion ne pouvaient pas dépasser 1 % de la valeur. Depuis la mise à jour de 2010, les opérateurs doivent utiliser un déflectomètre de classe 1 selon la norme ISO 9513 ou utiliser un logiciel capable de supprimer la complaisance de la machine des résultats.

Quelle que soit la précision requise par votre laboratoire pour mesurer la déflexion, Instron a la solution. Tous les bâtis d’essai des de la série 3400 et de la série 6800, sont équipés du logiciel Bluehill^® Universal et sont capables de mesurer la déflexion depuis la traverse avec ou sans correction de la complaisance. Instron propose également une gamme de solutions pour la mesure directe de la déformation. Une solution courante est un extensomètre à pince monté sur un piston, ou un déflectomètre. Les solutions les plus avancées et les plus performantes sont l’AutoX750 et l’Extensomètre vidéo avancé (AVE2). 

Comme pour la cellule de charge du système, le dispositif de mesure de la déflexion doit également être vérifié sur toute la plage de fonctionnement des résultats rapportés. Le module de flexion, en particulier, est calculé pour des déflexions exceptionnellement faibles (moins de 0,1 mm). Il est utile pour déterminer les valeurs minimales et maximales des déplacements pendant l’essai pour pouvoir donner des instructions appropriées au responsable de la vérification.

Un dispositif de flexion en trois points est nécessaire pour les essais selon la norme ISO 178. Ce dispositif se compose d’une charge, d’une enclume supérieure de chargement montée sur la traverse mobile et d’une poutre de support inférieure fixe avec deux enclumes réglables. Le dispositif de fixation pour flexion 2810-400 d’Instron est entièrement conforme aux exigences en matière de dispositifs de fixation, et peut être adapté pour être utilisé avec les enclumes avec un rayon de 2,0 mm pour tester des échantillons jusqu’à 3,0 mm d’épaisseur, ou des enclumes avec rayon de 5,0 mm pour les échantillons plus épais. La portée requise du support est basée sur un ratio de l’épaisseur de l’échantillon, qui varie en fonction de la rigidité du matériau testé. Les enclumes réglables permettent à l’opérateur de régler la distance de la travée de support, et comportent des unités de longueur graduées sur la poutre de support pour permettre un positionnement précis des enclumes. Ils permettent également de centrer facilement le déflectomètre lors de l’utilisation de dispositifs de contrainte. La manière dont les échantillons sont alignés peut entraîner une variation significative des résultats, il convient de veiller à ce que les échantillons soient alignés de manière cohérente pour chaque essai. Les appareils de flexion Instron sont également équipés de bras d’alignement réglables en fonction de la largeur de l’échantillon.

La norme ISO 178 demande à ce que les mesures de largeur et d’épaisseur soient prises au centre de la longueur de l’échantillon, conformément à la norme ISO 16012. Au moins trois mesures sont effectuées, et leur moyenne est enregistrée pour la largeur et l’épaisseur. La fonction ASMD Instrument de mesure automatique de l’échantillon d’Instron dans 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 de la part de l’opérateur et augmente l’efficacité.

La portée du dispositif de flexion en trois points (distance entre les enclumes inférieures) est configurée en fonction de l’épaisseur de l’échantillon. Les conditions environnementales de l’essai - par exemple la basse ou la haute température - dépendent du matériau testé et doivent être convenues entre le laboratoire et son client. La norme ISO 291 fournit des directives en l’absence de ces informations. Instron propose des chambres environnementales entièrement équipées pour réaliser des essais hors environnement.

La norme ISO 178 définit la méthode A et la méthode B pour régler la vitesse de la traverse. La méthode A utilise une seule vitesse pendant toute la durée de l’essai, tandis que la méthode B utilise une vitesse pendant la période initiale du module et une seconde vitesse plus élevée pour le reste de l’essai. Les vitesses constantes de la traverse utilisées sont destinées à estimer les vitesses de déformation mentionnées. Après la phase de pré-charge, l’échantillon d’essai est fléchi jusqu’à sa rupture ou jusqu’à 5 % de contrainte de courbement, selon la première éventualité. Les données de force et de déflexion sont enregistrées tout au long de l’essai à un taux d’acquisition de données suffisant.

Lors de la mise en place de l’essai, il est fortement recommandé d’avoir une pré-charge adéquate pour garantir des mesures de déformation précises et cohérentes. La quantité de force appliquée à l’échantillon avant de commencer l’essai a un impact direct sur la répétabilité des calculs.

Vous trouverez ci-dessous une liste de calculs et de résultats qui peuvent être rapportés pour la norme ISO 178 :

• Contrainte de flexion – Calculée en fonction de la charge appliquée, de la portée, de la largeur et de l’épaisseur de l’échantillon. Elle diffère de la contrainte de traction ou de compression, qui est une force calculée par unité de surface.
• Contrainte de courbement – Calculée en fonction de la déflexion, de la portée et de l’épaisseur de l’échantillon. Elle diffère de la déformation de traction ou de compression, qui est la variation de la longueur de référence par rapport à la longueur de jauge initiale.
• Module en flexion – Calculé en fonction de la contrainte de flexion et de la déformation de flexion entre 0,05 % et 0,25 % de déformation de flexion. Un module de corde en flexion peut être appliqué entre ces deux points sur une courbe de contrainte de flexion en fonction de la déformation de flexion.
• 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 la rupture d’un échantillon. 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.
• Contrainte de flexion avec 5 % de contrainte de courbement – Contrainte de flexion à la fin d’un essai, pour les essais où l’échantillon ne se rompt pas avec 5 % de contrainte de courbement.

Pour les laboratoires qui cherchent à augmenter leur débit global, plusieurs modifications peuvent être apportées au réglage du système. Les dispositifs de mesure automatique des échantillons et les dispositifs d’alignement des échantillons augmentent l’efficacité des essais en réduisant la quantité de tâches manuelles nécessaires à l’opérateur. Des systèmes d’essai entièrement automatisés tels que les systèmes AT3 et AT6 d’Instron sont également disponibles et sont conçus pour intégrer la mesure de l’échantillon, le chargement et l’essai de l’échantillon, et son retrait. Ces systèmes peuvent fonctionner pendant des heures sans nécessiter aucune intervention de l’opérateur. En outre, ces systèmes permettent de réduire la variabilité due à l’erreur humaine.

Vous trouverez une autre description de l’essai de flexion 3 points sur plastiques dans la norme ISO 178.