Le véritable guide des essais de résistance à la déchirure des caoutchoucs et élastomères selon la norme ASTM D624

Comment réaliser un essai de résistance à la déchirure sur les caoutchoucs vulcanisés et les élastomères thermoplastiques

Écrit par Kayla Thackeray 

La norme ASTM D624 est une méthode d’essai permettant de déterminer la résistance à la déchirure du caoutchouc vulcanisé et des élastomères thermoplastiques. En raison de la forme des échantillons souvent utilisés, ce test est parfois appelé test du pantalon, de l’angle ou du croissant. Ce guide est conçu pour vous présenter les éléments de base d’un essai pour la norme ASTM D624 et vous donnera un aperçu de l’équipement d’essai, du logiciel et des échantillons nécessaires. Cependant, toute personne prévoyant de réaliser des essais ASTM D624 ne doit pas considérer ce guide comme substitut à la lecture de la norme complète.

ASTM D624

La norme ASTM D624 est-elle appropriée pour moi ?

La norme ASTM D624 fournit des résultats similaires à ceux de l’essai ISO 34, un autre essai courant qui mesure la résistance à la déchirure des matériaux élastomères. Bien que les organisations ASTM et ISO s’efforcent actuellement de réduire les différences entre ces deux normes, les résultats ne peuvent pas encore être considérés comme comparables, il faut veiller à utiliser la bonne norme de test pour chaque type d’application. La norme ASTM D624 est destinée à mesurer la résistance à la déchirure uniquement : quiconque cherche à mesurer les propriétés de traction des élastomères doit se référer à la norme ASTM D412.

Système d’essai

Les essais selon la norme ASTM D624 peuvent être réalisés sur une table (à double colonne) ou sur un système d’essai universel à colonne unique en raison du faible déplacement de la traverse. Les laboratoires qui effectuent des essais selon la norme ASTM D624 effectuent généralement aussi des essais de traction selon la norme ASTM D412, et pour des raisons de commodité, ils utiliseront souvent le même système d’essai pour les deux normes. Étant donné que la force maximale appliquée pendant l’essai de déchirure de l’élastomère est nettement inférieure à la force maximale appliquée pendant l’essai de traction de l’élastomère, des cellules de charge de différentes capacités peuvent être utilisées. Cependant, une cellule de charge de la série 2580 peut s’adapter aux deux types d’essais pour la plupart des applications en raison de sa plage de force et de sa précision exceptionnelles. Les cellules de charge de la série 2580 d’Instron sont conçues pour les systèmes d’essais de la série 6800

Le logiciel est un élément essentiel de tout système d’essai et peut simplifier considérablement le processus d’essai. Bluehill Universalest livré préconfiguré avec toutes les normes ASTM et ISO les plus courantes, notamment ASTM D624, ASTM D412 et ISO 34.

Méthode d’essai pour la norme ASTM D624 avec Bluehill Universal

Solutions de préhension

Les meilleurs types d’amarrages à utiliser pour l’ASTM D624 sont les amarrages qui fournissent une pression constante comme les amarrages pneumatiques à action latérale ou les amarrages à roulement avec système auto-serrant. Ces deux amarrages empêcheront le glissement pendant l’essai et permettront une insertion rapide de l’échantillon. Pour certains matériaux, des amarrages à vis basiques peuvent être utilisés. Un aspect important des essais ASTM D624 est d’aligner les échantillons verticalement et dans la même position pour chaque essai. Les essais de déchirure sont connus pour produire des résultats très variables, il est important d’éliminer plus de variables possibles. Les amarrages pneumatiques à action latérale ont l’avantage, par rapport aux autres amarrages, de contribuer à l’alignement de l’échantillon. Il est également important de les utiliser en même temps avec les amarrages à mâchoires pour faciliter l’alignement visuel : les mâchoires doivent être de la même largeur que l’échantillon.

Pour aligner correctement votre échantillon, réglez la position initiale de la traverse de manière à ce que les bords supérieurs et inférieurs de l’échantillon soient alignés avec le bord supérieur de la mâchoire sur la pince supérieure et le bord inférieur mâchoire sur la pince inférieure. Cela permet de s’assurer que le centre de l’échantillon est aligné avec le centre de la séparation de la pince.

2712-041
Modèle 1 kN | 2712-041
2713-002
Modèle à 5 kN | 2713-002

Échantillons

Lors d’un essai selon cette norme, l’échantillon est d’abord entaillé ou coupé, et une déchirure se propage à travers cette zone endommagée, qui devient l’endroit où les contraintes se concentrent. La norme ASTM D624 comprend deux définitions différentes de la résistance à la déchirure en fonction du type d’échantillon testé.

Il y a 5 types d’échantillons d’essais compatibles décrits dans cette norme : Types A, B, C, T et CP. Lorsque l’on teste des échantillons de type A, B ou C, la résistance à la déchirure est définie comme la force maximale divisée par l’épaisseur du spécimen. Lors de l’essai d’échantillons de type T ou CP, la résistance à la déchirure est calculée avec la force moyenne ou médiane de la partie de la courbe générée lors de la déchirure de l’échantillon, divisée par l’épaisseur de l’échantillon. La moyenne ou la médiane est utilisée en fonction du type de courbe de contrainte/déformation générée par le matériau testé.

Les essais de déchirure des élastomères sont particulièrement importants, car la plupart des élastomères qui se rompent ou cèdent dans leur application prévue le font à cause de la propagation initiale d’une déchirure. Les cinq différents types d’échantillons d’essai selon la norme ASTM D624 fournissent une variété d’options pour les géométries et les concentrations de contraintes qui pourraient conduire au début d’une déchirure dans une application réelle. Les résultats de cet essai ne sont pas destinés à quantifier la résistance à la déchirure d’un matériau en service, mais simplement à comprendre comment il se comporte dans les conditions d’essai spécifiées.

Les échantillons de types A, B, C et T doivent tous être préparés à l’aide d’une matrice de découpe selon les dimensions indiquées dans la spécification. Les échantillons de type CP doivent être moulés. Pour les types A et B, un dispositif d’entaille ou une matrice doit également être utilisé pour effectuer des coupes de petite taille.

Comme les résultats de cet essai dépendent fortement de l’épaisseur de l’échantillon, il est essentiel de s’assurer que vous mesurez précisément votre échantillon à l’aide d’un micromètre conformément à la norme ASTM D3767. La norme ASTM D3767 spécifie les exigences de tolérance et de précision du dispositif de mesure de l’échantillon, ainsi que la géométrie de la surface de contact et la force exercée sur l’échantillon pendant la mesure. La précision des dispositifs de mesure des échantillons est souvent négligée et peut avoir une influence considérable sur les résultats de vos essais. Pour un flux de travail sans faille, optez pour un dispositif de mesure automatique des échantillons qui saisira les dimensions nécessaires dans votre logiciel d’essai.

Chambre environnementale

Les élastomères testés selon la norme ASTM D624 sont souvent destinés à une utilisation future dans des conditions non environnementales. Les conditions environnementales ont un impact important sur la résistance à la déchirure des élastomères, il faut donc veiller à ce que les conditions d’essai reproduisent celles de l’application finale prévue. La vitesse de l’essai, la température, l’humidité, les dimensions de l’échantillon et les conditions environnementales pré-test ont toutes des effets notables sur les résultats de l’essai et doivent être contrôlées pour que l’essai produise des données utiles. Pour s’assurer que ces éléments simulent l’application finale du matériau, la norme ASTM D624 est souvent réalisée à l’intérieur d’une chambre environnementale où le chauffage et refroidissement (LN2 ou CO2) peuvent être utilisés.

Les chambres environnementales de la série 600 d’Instron permettent aux opérateurs de contrôler la température à l’intérieur de la chambre pendant toute la durée de l’essai. De plus, le temps et la température de trempage peuvent être configurés dans Bluehill Universal afin de s’assurer que tous les échantillons sont préparés de manière appropriée avant le début du test.

Débit global

Pour les laboratoires qui cherchent à augmenter leur débit global, plusieurs modifications peuvent être apportées à la configuration du système. Les dispositifs automatiques de mesure des échantillons et les amarrages pneumatiques augmentent tous l’efficacité des essais en réduisant la quantité de données manuelles nécessaires à l’opérateur. Bien que le temps d’essai pour la norme ASTM D624 soit généralement faible, les laboratoires qui effectuent également des essais selon la norme ASTM D412 pourraient vouloir augmenter le nombre d’échantillons testés par jour. Dans ce cas, les bâtis d’essai multi-stations peuvent fournir un meilleur débit, car l’opérateur peut effectuer jusqu’à cinq essais simultanément. Des systèmes d’essai entièrement automatisés sont également disponibles et sont conçus pour intégrer la mesure, le chargement, l’essai et le retrait de l’échantillon. 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.

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