Le guide définitif de l’essai de flexion des plastiques selon la norme ASTM D790
Comment réaliser un essai de flexion sur des plastiques conformément à la norme ASTM D790
Écrit par Kayla Thackeray
La norme ASTM D790 est une méthode d’essai permettant de déterminer les propriétés de flexion (de courbure) des plastiques renforcés et non renforcés, des composites à module élevé et des matériaux d’isolation électrique. Ce guide est conçu pour vous présenter les éléments de base d’un essai de flexion selon la norme ASTM D790 et vous donnera un aperçu de l’équipement d’essai, du logiciel et des échantillons nécessaires. Toutefois, toute personne prévoyant de réaliser des essais selon la norme ASTM D790 ne doit pas considérer ce guide comme un substitut adéquat à la lecture de la norme complète.
La norme ASTM D790 est-elle la norme adaptée à vos besoins ?
La norme ASTM D790 est l’un des nombreux essais conçus pour mesurer les propriétés de flexion des plastiques. Elle n’est pas conçue pour mesurer les propriétés de traction, et toute personne ayant besoin de quantifier les propriétés de traction des matériaux plastiques doit se référer à la norme ASTM D638. Veuillez noter que cette norme n’est pas destinée à déterminer la résistance à la flexion des matériaux qui ne se cassent pas ou ne cèdent pas dans les 5 % de déformation. Ces matériaux peuvent être plus adaptés à un essai de flexion en 4 points conformément à la norme ASTM D6272.
Différences entre les normes ASTM D790 et ISO 178
La norme ASTM D790 est très similaire à la norme ISO 178, bien qu’elle diffère sur plusieurs points clés :
- La norme ISO 178 exige l’utilisation d’un déflectomètre ou d’une correction de la compliance afin de déterminer le module. Dans la norme ASTM D790, il ne s’agit que d’une recommandation, et le module peut être calculé par le seul déplacement de la traverse.
- Les tailles d’échantillons préférées sont différentes, et comme la vitesse d’essai dépend de la profondeur de l’échantillon, les vitesses d’essai entre les normes peuvent varier. La profondeur préférée des échantillons ASTM D790 est de 3,2 mm. La profondeur préférée pour les échantillons ISO 178 est de 4 mm.
- La norme ASTM D790 n’autorise qu’une seule vitesse d’essai, tandis que la norme ISO 178 autorise l’utilisation d’une deuxième vitesse d’essai (plus rapide) après la mesure du module.
Que mesure-t-il ?
La norme ASTM D790 mesure les propriétés de flexion d’un matériau lorsqu’il est soumis à une contrainte de flexion ou à une déformation. Cet essai est réalisé sur une machine d’essai universelle à l’aide d’un dispositif de flexion en trois points à une vitesse proportionnelle à la profondeur de l’échantillon. L’essai ASTM D790 est utilisé pour déterminer les propriétés mécaniques suivantes :
- Module tangent : également appelé module de flexion, il s’agit de la pente de la partie linéaire initiale de la courbe de déformation de la charge et d’une mesure de la rigidité du matériau.
- Module sécant : la pente entre l’origine et un point prédéfini sur la courbe de déformation de la charge.
- Module de corde : la pente entre deux points prédéfinis sur la courbe de déformation de la charge.
- Résistance à la flexion : la contrainte de flexion maximale obtenue lors d’un essai de flexion.
- Contrainte de flexion à la rupture : la contrainte de flexion à laquelle un échantillon se rompt lors d’un essai de flexion. Pour certains matériaux, l’échantillon se rompt avant un point de limite d’élasticité, auquel cas la résistance à la flexion est égale à la contrainte de flexion à la rupture.
Méthode d’essai
La norme ASTM D790 décrit deux procédures d’essai différentes destinées à différents types de matériaux. La procédure A, qui est la méthode préférée, utilise une vitesse de déformation de 0,01 mm/mm/min. La procédure B utilise une vitesse de déformation de 0,10 mm/mm/min et est destinée aux matériaux qui peuvent ne pas se rompre à 5 % de déformation s’ils sont testés à la vitesse inférieure. La norme ASTM D790 permet de mesurer la déformation à partir du déplacement de la traverse ou des relevés d’un extensomètre, décrits respectivement comme essai de type 1 et essai de type 2.
La vitesse d’essai requise pour la norme ASTM D790 est exprimée en fonction de la portée du support de l’échantillon, de la profondeur de l’échantillon et de la vitesse de déformation. Le générateur d’expressions de Bluehill® Universal permet aux utilisateurs de saisir la vitesse d’essai en fonction d’une équation plutôt que d’un nombre statique. Une fois que l’opérateur d’essai a saisi les mesures de l’échantillon, le logiciel modifie automatiquement la vitesse d’essai en fonction de l’équation.
Système d'essais
Les essais ASTM D790 peuvent être effectués sur une machine d’essai universelle de table ou sur pied avec une variété d’accessoires qui peuvent être configurés pour optimiser vos essais. Étant donné que chaque laboratoire a des besoins différents, plusieurs configurations de système différentes sont disponibles.
Un exemple de configuration de base peut être vu ci-dessous. Cette configuration d’essai comprend un système d’essai Série 3400 avec un dispositif de flexion en 3 points et aucun extensomètre, ce qui signifie que la déformation dans ce cas doit être mesurée par le déplacement de la traverse (essai de type 1). Chaque fois que la déformation est mesurée via le déplacement de la traverse, la correction de la compliance est recommandée, bien que non requise. Les bâtis d’essai de la série 3400 peuvent également être utilisés conjointement avec l’extensométrie pour les essais de type 2.
| Mesure de la déformation |
|---|
Extensomètre sans contact AVE2 |
Extensomètre automatique AUTOX750 |
Extensomètre à clip Série 2630 |
Dispositifs de mesure de la déformation
L’essai de type 2 nécessite l’utilisation d’un dispositif de mesure de la déformation, ou extensomètre. La première et la plus avancée des options est un extensomètre vidéo sans contact, l’AVE2 d’Instron. L’AVE2 indique la déformation sans jamais entrer physiquement en contact avec l’échantillon ou pénétrer dans l’espace d’essai. La deuxième option illustrée ci-dessous est un extensomètre à contact automatique, l’AUTOX750, qui augmente le débit en minimisant le contact avec l’opérateur. Enfin, un extensomètre à clip Série 2630 est une option populaire pour les laboratoires qui n’ont pas besoin d’un débit élevé. Pour les essais ASTM D790, les trois extensomètres doivent être utilisés conjointement avec un déflectomètre 2810-403.
DÉBIT
Pour les laboratoires qui cherchent à augmenter leur débit, plusieurs modifications de la configuration du système peuvent être apportées. Étant donné que les essais D790 peuvent prendre du temps, les machines d’essai Série 6800 multi-stations sont un choix populaire pour les laboratoires ayant des besoins de débit élevés. Des systèmes d’essai entièrement automatisés sont également disponibles et sont conçus pour intégrer la mesure de l’échantillon, le chargement de l’échantillon, l’essai, la mesure de la déformation et le retrait de l’échantillon. Ces systèmes peuvent fonctionner pendant des heures sans nécessiter l’intervention d’un opérateur et contribuent à réduire la variabilité due aux erreurs humaines.
Éprouvettes
Les échantillons ASTM D790 sont de forme rectangulaire et sont soit moulés, soit extrudés, soit coupés dans des plaques ou des feuilles. Les dimensions des échantillons ASTM D790 dépendent de l’épaisseur du matériau, que la norme définit comme étant la profondeur de l’échantillon. Les matériaux en feuille d’une épaisseur supérieure à 3,2 mm auront une largeur et une portée proportionnelles à leur épaisseur. Les matériaux en feuille d’une épaisseur comprise entre 3,2 et 1,6 mm auront une largeur de 12,7 mm et une portée définie comme l’épaisseur de l’échantillon X 16. Les matériaux en feuille d’une épaisseur inférieure à 1,6 mm seront de 50,8 mm X 12,7 mm avec une portée de support de 25,4 mm.
Les dimensions des échantillons pour les matériaux d’isolation électrique ont un ensemble différent de mesures basées sur leur épaisseur nominale. Les matériaux moulés ont généralement 3,2 mm de profondeur, 12,7 mm de largeur et 127 mm de longueur. Ils utilisent une portée de support égale à la profondeur de l’échantillon X 16. Les composites renforcés à haute résistance doivent avoir des dimensions telles que décrites dans la norme afin d’encourager la rupture à se produire dans les fibres externes de l’échantillon. Lors de l’essai de composites et d’autres matériaux anisotropes, il convient de veiller à ce que la rupture ne se produise qu’en raison des forces accumulées pendant la flexion, et les échantillons doivent être coupés de manière à garantir que la direction des fibres la plus résistante est celle qui est testée.
Mesure des échantillons
Les échantillons doivent être mesurés avec un micromètre conforme à la norme ASTM D5947. Trois mesures de la largeur et de l’épaisseur de l’échantillon doivent être effectuées, leur moyenne étant indiquée. La fonction de dispositif de mesure automatique des échantillons (ASMD) de Bluehill Universal permet aux opérateurs de connecter jusqu’à deux micromètres ou dispositifs de mesure à l’ordinateur et de leur faire saisir la moyenne des mesures directement dans le logiciel. Cela élimine les risques d’erreurs de saisie et augmente l’efficacité.
Dispositif de flexion
Un dispositif de flexion en trois points est utilisé pour la norme ASTM D790. Ce dispositif se compose d’un nez de chargement fixé à la traverse mobile et d’un élément fixe avec deux supports d’échantillon, ou enclumes, qui peuvent être ajustés pour s’adapter à la distance de la portée du support des échantillons. La surface des enclumes et du nez de chargement doit être cylindrique et avoir un rayon de 5 mm, sauf indication contraire, et la longueur de l’élément cylindrique doit être supérieure à la largeur de l’échantillon.
Le dispositif de flexion d’Instron comprend plusieurs caractéristiques clés pour améliorer la précision des essais. Les unités de longueur graduées sur la poutre de support permettent un positionnement précis des enclumes et un centrage facile du déflectomètre lors de l’utilisation de dispositifs de déformation. Les dispositifs de flexion d’Instron sont également livrés avec des bras d’alignement qui peuvent être ajustés pour s’adapter à la largeur de l’échantillon, car un alignement incohérent de l’échantillon peut entraîner des variations importantes dans les résultats et des précautions appropriées doivent être prises pour garantir que les échantillons sont alignés de manière cohérente pour chaque essai.
Plastics Testing Solutions Brochure
The Plastics Testing Solutions brochure is a 40-page, applications-focused, and standards-based brochure. Important standards such as ISO 527-1, -2, -3, ISO 11443, ISO 75, ASTM D638, Astm D3835, are covered in a detailed testing challenge and solution format. The brochure addresses the most prominent and widely-used standards in the materials testing industry for plastics. Test types such as Impact, Rheology, Thermo-Mechanical, Specimen Preparation, Mechanical Testing, Dynamic/fatigue, and Hardness are described in great detail.
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
2810-400 Series Flexure Fixture
The Instron® 2810 Series Flexure Fixture allows a variety of flexural tests to be performed, including determination of flexural modulus, flexural strength, and flexural yield strength.
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.
