Essais de traction ASTM F2516 des matériaux en nickel-titane superélastique (nitinol)
ASTM F2516 spécifie la méthode d'essai normalisée pour évaluer les propriétés de traction des matériaux en nickel-titane superélastique (Nitinol). Contrairement aux matériaux conventionnels, le Nitinol présente un comportement unique - sa structure change en réponse aux variations de température et lors de l'application d'une contrainte mécanique.
Cela se traduit par des profils contrainte-déformation distincts pendant le chargement et le déchargement. Pour capturer correctement ce comportement, la norme ASTM F2516 mesure à la fois la résistance du plateau supérieur et inférieur, plutôt qu'une seule limite d'élasticité.
L'essai consiste à étirer le matériau en traction jusqu'à une déformation de 6 %, à le décharger jusqu'à une valeur inférieure à 7 MPa, puis à le tirer jusqu'à la rupture - offrant ainsi une vue complète de ses performances mécaniques.
QUELLES SONT LES UTILISATIONS DU NITINOL ?
Les propriétés uniques du Nitinol le rendent inestimable dans le domaine biomédical. Il est couramment utilisé pour fabriquer des stents, des fils d'arc dentaires, des fils guides de cathéter, des dispositifs de fixation de fractures et des pinces à biopsie.
L'une des caractéristiques les plus remarquables du Nitinol est sa mémoire de forme : lorsqu'il est formé à une température spécifique, il « mémorise » cette forme. S'il est refroidi, il peut être remodelé, mais une fois réchauffé à sa température d'origine, il retrouve automatiquement sa forme initiale. Ce comportement est particulièrement utile dans la conception des stents. Les stents en Nitinol peuvent être compactés pour faciliter leur passage dans les vaisseaux sanguins, puis se déployer dans leur forme cylindrique prévue une fois qu'ils atteignent la température corporelle.
Le Nitinol est également largement utilisé en orthodontie. Les appareils dentaires fabriqués avec du fil en Nitinol déplacent progressivement les dents pour les aligner en utilisant la chaleur de la bouche pour activer l'effet mémoire du fil. Contrairement aux appareils traditionnels, les fils en Nitinol maintiennent une pression constante et nécessitent moins d'ajustements, améliorant ainsi le confort du patient et l'efficacité du traitement.
CONFIGURATION DE L'ESSAI
L'essai ASTM F2516 est généralement réalisé à l'aide de machines d'essai à deux colonnes, comme les systèmes d'essai universels série 6800 d'Instron, qui offrent la précision et le contrôle requis pour les matériaux superélastiques. Une cellule de charge de 5 kN convient généralement à la plupart des échantillons de Nitinol.
Une méthode d'essai ASTM F2516 préconfigurée est disponible dans le module d'applications biomédicales de Bluehill Universal et nécessite le module TestProfiler pour exécuter la séquence d'essai complète.
| Configuration de l'essai ASTM F2516 | |
|---|---|
| 1) | Système d'essai universel série 6800 |
| 2) | Logiciel Bluehill Universal |
| 3) | Cellule de charge série 2580 |
| 4) | Mors pneumatiques pour cordes et fils 2714-005 |
MORS ET ACCESSOIRES
Le choix des mors pour les essais ASTM F2516 dépend du diamètre de l'échantillon. Les mors pneumatiques pour cordes et fils sont idéaux pour les plus petits diamètres, offrant un serrage sûr et doux. Pour les échantillons plus grands, les mors pneumatiques à action latérale avec faces dentelées fournissent une force de serrage constante tout au long de l'essai pour éviter le glissement.
Modèle 1 kN | N° de catalogue 2712-041
MESURE DE LA DÉFORMATION
La mesure de la déformation dans les essais ASTM F2516 dépend du diamètre du fil de Nitinol. Pour les échantillons de 0,2 mm ou moins, la déformation peut être mesurée avec précision en utilisant le déplacement de la traverse. Pour les fils de plus de 0,2 mm, un extensomètre de classe C est nécessaire. Les choix populaires incluent l'extensomètre automatique à contact AutoX750 d'Instron et l'extensomètre vidéo avancé AVE3, car les dispositifs à pinces traditionnels peuvent introduire des erreurs en raison de leur poids et de leur interaction avec des échantillons délicats.
De plus, le diamètre de l'échantillon et la longueur de jauge déterminent la vitesse d'essai appropriée. Pour simplifier la configuration, l'Expression Builder de Bluehill Universal peut être utilisé pour ajuster automatiquement la vitesse d'essai en fonction des paramètres de l'échantillon afin de se conformer à la norme.
Le contrôle de la température est également crucial. L'essai doit être effectué à une température d'au moins 5°C au-dessus de la température de fin de transformation austénitique du matériau pour s'assurer que le Nitinol est entièrement dans sa phase austénitique. Les essais en dessous de ce seuil peuvent entraîner une transformation de phase partielle, compromettant l'exactitude des résultats.
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.
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.
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
TestProfiler Module Data Sheet
The TestProfiler module in Bluehill® 3 Software contains functionality that helps design engineers perform faster, precise design validation, allowing companies to dramatically reduce the time to market for new products. Also ideal for performing component quality testing commonly used with customers testing foam and spring, and for performing proof-loading tests.
2714-005 Pneumatic Cord and Yarn Grips
Pneumatic cord and yarn grips provide a convenient method for clamping fiber, cord, yarns and fine wires to reduce the problem associated with testing these materials. Rated capacity 1 kN.
AVE3 Advanced Video Extensometer
The AVE3 Advanced Video Extensometer offers precision strain measurement for tensile, compression, and bend tests without the need for multiple clip-on devices.
Automatic Contacting Extensometer – Model AutoX 750
The AutoX 750 is a high-resolution, long-travel automatic contacting extensometer. It can be mounted onto any electromechanical 3300, 3400, 5500, 5900, or 6800 Series tabletop or floor model system as well as LX, DX, HDX, and KPX static hydraulic testing systems. It is well suited for applications involving plastics, metals, biomedical, composites, elastomers, and more. The AutoX has a maximum travel of 750 mm and accuracy of ± 1 µm.
