Le véritable guide des essais de tension sur élastomères selon la norme ASTM D412
Comment réaliser un essai de résistance à la traction sur des élastomères selon la norme ASTM D412
Écrit par Kayla Thackeray
Ce guide est conçu pour vous présenter les éléments de base d’un essai de traction pour la norme ASTM D412 et vous donnera un aperçu de l’équipement d’essai, du logiciel et des échantillons nécessaires.
QUE MESURE-T-ELLE ?
La norme ASTM D412 mesure l’élasticité d’un matériau lorsqu’il est soumis à une contrainte de traction, ainsi que son comportement après l’essai lorsque le matériau n’est plus soumis à une contrainte. L’essai ASTM D412 est effectué sur une machine de traction (également appelée machine d’essai universelle) à une vitesse de 500 ± 50 mm/min jusqu’à la rupture de l’échantillon. Bien que la norme ASTM D412 mesure de nombreuses propriétés de tension différentes, celles qui suivent sont les plus fréquentes :
- Résistance à la traction - la contrainte de tension maximale appliquée lors de l’étirement d’un échantillon jusqu’à la rupture.
- Contrainte de tension à un allongement donné - Contrainte requise pour étirer la section transversale uniforme d’un échantillon à un allongement donné.
- Limite d’allongement - Allongement auquel la rupture se produit lors de l’application d’une contrainte de traction continue.
- Jeu de tension - l’extension restante après qu’un spécimen ait été étiré et laissé se rétracter d’une manière spécifiée, exprimée en pourcentage de la longueur originale.
Veuillez noter que la norme ASTM D412 ne s’applique pas aux essais sur les élastomères durs et à faible allongement tels que l’ébonite. Ceux qui ont besoin de tester l’ébonite et les plastiques durs doivent se référer à la norme ASTM D638.
Système d’essai de traction
La plupart des essais ASTM D412 sont réalisés sur une machine de traction sur table avec une variété d’accessoires qui peuvent être configurés pour réaliser correctement un essai de résistance à la traction ASTM D412 pour les élastomères et le caoutchouc.
Un kit standard comprend un système d’essai de la série 3400, un extensomètre XL à longue portée et une paire des mâchoires à rouleaux manuels. Ce système est excellent pour les petites et moyennes entreprises de fabrication d’élastomères, ou pour ceux qui achètent leur premier système D412. Un système plus avancé et plus efficace est le système d’essai de la série 6800 avec un extensomètre vidéo sans contact AVE 2 et une paire des mâchoires pneumatiques à action latérale de la série 2712 avec un kit de régulation d’air avancé. Ce système est le standard mondial pour les fabricants de pneus et les grands fabricants multinationaux d’élastomères. Pour les clients qui exigent un débit élevé, les systèmes d’essai multi-stations d’Instron sont la solution, car ils sont capables de tester jusqu’à cinq échantillons simultanément. Un exemple de réglage pour un essai selon la norme ASTM D412 est illustré ci-dessous.
LOGICIEL
Bluehill Universal est livré avec un module d’application gratuit à l’achat. À l’intérieur de chaque module d’application se trouvent des méthodes d’essai préconfigurées et des documents d’accompagnement pour faciliter les essais selon diverses normes, y compris la norme ASTM D412 pour ceux qui choisissent le module Élastomère.
ALIGNEMENT DES ÉCHANTILLONS
Les échantillons doivent être maintenus perpendiculairement aux faces de la mâchoire et ne pas êtres inclinés selon un angle pour assurer un essai réussi. Des échantillons mal alignés peuvent entraîner une variation majeure des résultats et il convient donc de veiller à ce que les échantillons soient tous alignés de manière cohérente pour chaque essai.
Il est possible d’éviter un mauvais alignement en utilisant une taille de mâchoire proche de la largeur de l’échantillon ce qui permet d’ajuster visuellement l’alignement relativement plus facilement. La façon la plus simple d’empêcher le mauvais alignement est d’utiliser un dispositif d’alignement d’échantillon qui se monte directement sur les mâchoires. Il s’agit d’une barre simple qui fournit un point d’arrêt réglable afin que les opérateurs puissent facilement voir que leur échantillon a été correctement aligné.
MÂCHOIRES
Une fois les mâchoires serrés sur les échantillons élastomères en préparation de l’exécution d’un test, les forces de compression indésirables sont fréquemment appliquées. Ces forces, bien que réduites, peuvent interférer avec les résultats des essais si elles ne sont pas traitées correctement. Il est important qu’elles ne soient pas corrigées après l’insertion de l’échantillon, car cela entraînerait un décalage dans les résultats. Le logiciel d'essai de matériaux Bluehill Universal peut être programmé pour normaliser les forces sur plusieurs échantillons et éliminer tout manque de t ou force de compression, garantissant ainsi des résultats homogènes entre les échantillons. La protection des échantillons, qui est disponible sur les machines d'essai universelles de la série 6800, est conçue pour éviter d’endommager l’échantillon ou le système pendant la phase de configuration d’un essai, avant que les limites opérationnelles de l’essai ne soient définies. Lorsque l’appareil est allumé, la protection de l’échantillon ajuste automatiquement la traverse afin de maintenir les forces indésirables sous une certaine limite.
À mesure que les échantillons élastomères s’étirent, leur épaisseur diminue. C’est pourquoi la norme ASTM D412 recommande de serrer automatiquement les mâchoires. Une pression constante et uniforme sur les faces de la mâchoire garantit que les échantillons clairsemés ne glissent pas des mâchoires pendant les essais. Les mâchoires pneumatiques à action latérale avec des faces dentelées sont très efficaces pour tester les élastomères. Avec les mâchoires pneumatiques, la pression d’air d’admission s’ajuste automatiquement, ce qui permet à la force de serrage de rester constante même si l’épaisseur de l’échantillon change de manière significative pendant un essai. Une autre option efficace est d’utiliser des mâchoires à cylindre auto-serrant qui utilisent un ressort pour appliquer une pression constante sur l’échantillon pendant l’essai. Pour ceux qui utilisent la méthode d’essai B de la norme ASTM D12, les échantillons toriques peuvent être testés avec notre Fixation à joint torique. Ces mâchoires empêchent des concentrations de contraintes locales en utilisant des arbres tournants sur les appareils supérieurs et inférieurs.
EXTENSOMÈTRE
Bien que les extensomètres ne soient pas exigés par la norme, une mesure de la déformation est recommandée pour obtenir des résultats plus précis et répétables. La mesure de la déformation basée sur le déplacement de la traverse peut être moins précise en raison de l’allongement de l’échantillon en dehors de la longueur de la jauge. Les extensomètres à longue portée XL sont conçus pour fonctionner pour des matériaux élastomères et peuvent également être utilisés à travers une rupture d’échantillon. La force de serrage réglable sur les bords du couteau réduit la rupture prématurée de l’échantillon. Cet extensomètre peut mesurer une déformation allant jusqu’à 3 000 % à partir d’une longueur de jauge de 2,5 cm (un pouce).
Un extensomètre sans contact comme l’extensomètre vidéo standard ou avancé 2 (SVE 2 ou AVE 2) est idéal pour les matériaux élastomères. Il convient particulièrement aux échantillons fragiles ou nécessitant une chambre environnementale pour les essais. Les extensomètres vidéo sans contact offrent l’avantage supplémentaire de réduire les écarts entre les résultats dus aux interférences de l’opérateur et d’augmenter l’efficacité dans les laboratoires ayant besoin de débits rapides.
CHAMBRE ENVIRONNEMENTALE
Les élastomères testés selon la norme ASTM D412 sont souvent destinés à une utilisation future dans des conditions non ambiantes. Étant donné que les conditions ambiantes ont un impact important sur les propriétés de traction des élastomères, il convient de veiller à ce que les conditions d'essai imitent celles de l’application finale prévue. Les paramètres de vitesse d'essai, de température, d’humidité, les dimensions des échantillons et les conditions avant l’essai ont tous des effets notables sur les résultats des essais et doivent être contrôlés afin que l’essai produise des données utiles. Afin de s’assurer que ces éléments simulent l’application finale du matériau, la norme ASTM D412 est fréquemment réalisée à l’intérieur d’une chambre environnementale où le chauffage ou le refroidissement (LN2 ou CO2) peut être pratiqué.
Les chambres environnementales de la série 6800 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 de l’essai.
DÉBIT GLOBAL
Pour les laboratoires qui cherchent à augmenter leur débit global, plusieurs modifications peuvent être apportées à la configuration du système. Les dispositifs de mesure automatique des échantillons, les mâchoires pneumatiques et les dispositifs d’alignement des échantillons augmentent tous l’efficacité des essais en réduisant la quantité de tâches manuelles nécessaires à l’opérateur. Cependant, le temps d'essai pour la norme ASTM D412 dépend de l’allongement attendu de l’échantillon et ne peut pas être réduit. Pour les matériaux présentant une ductilité élevée, la durée du test représente la majorité du cycle d'essai global. 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.
Toute personne prévoyant de réaliser des essais ASTM D412 ne doit pas considérer ce guide comme substitut à la lecture de la norme complète.
Série 6800 Systèmes d’essai universels
Les systèmes d’essais universels Instron série 6800 offrent une précision et une fiabilité inégalées. Construit sur une architecture système Operator Protect en instance de brevet avec un tout nouveau kit de régulation d’air Smart-Close et des fonctions d’atténuation des collisions, la série 6800 rend les essais de matériaux plus simples, plus intelligents et plus sûrs que jamais.
Brochure Bluehill Universal
Bluehill Universal est le logiciel avancé d’essais de matériaux d’Instron, conçu pour une interaction tactile intuitive et des flux de travail rationalisés. Il offre des méthodes d’essai pré-chargées, QuickTest pour une configuration rapide, une exportation de données améliorée et Instron Connect pour une communication directe avec le service. Les utilisateurs de Bluehill 2 et Bluehill 3 peuvent facilement effectuer la mise à niveau vers la dernière version pour améliorer les performances et la facilité d’utilisation
Série 3400 – Des solutions d’essai abordables
Systèmes d’essais universels Instron série 3400 pour les essais de traction, de Compression, de Flexion et autres essais de propriétés des matériaux.
2603-080 Long Travel Extensometer
The Instron® model XL (long travel) extensometer is a precise device for measuring strain in highly extensible materials such as elastomers, semi-rigid plastics and films.
Mors pneumatiques à action latérale – Série et modèles 2712-04X
Les mors pneumatiques à action latérale constituent une solution polyvalente pour un large éventail d
2713 Self Tightening Roller Grips
The self-tightening grips are primarily designed for the precision testing of elastomeric and other flexible materials exhibiting a large reduction in cross-section area under load. They provide excellent testing accuracy, positive non-slip gripping action and are quick and simple-to-use. The upper grip is counter balanced so that the specimen can be aligned with the load cell to eliminate non-axial forces.
