ISO 6892 : Essais de traction sur matériaux métalliques

Comment réaliser un essai de traction sur les métaux selon l’ISO 6892

Évolution de la norme

L’une des plus grandes évolutions de l’ISO 6892-1 a été largement liée aux méthodes de contrôle de l’essai, ce qui peut représenter un défi important dans les essais de traction des métaux. Cette évolution a été principalement menée par les travaux menés dans le cadre du projet TENSTAND, où il a été identifié que les vitesses d’essai entre différentes machines testant selon la même norme produiront des résultats différents en raison de la sensibilité des matériaux à la vitesse de déformation. La version 2009 a introduit des vitesses d’essai basées sur la vitesse de déformation (méthode A), qui est devenue la méthode privilégiée. La méthode d’essai traditionnelle héritée de l’EN10002:2001 était basée sur le maintien d’une vitesse de mise en charge pendant la région élastique, ce qui était nécessaire pour les machines à commande manuelle. Cette méthode originale a également été conservée et est devenue la « méthode B » dans la version 2009 de la norme.

L’introduction de la méthode A a provoqué une certaine confusion, car de nombreux utilisateurs pensaient que la méthode A n’était réalisable qu’en utilisant un équipement capable d’un contrôle de la déformation en boucle fermée, alors qu’elle pouvait également être accomplie en utilisant une vitesse de traverse constante. Pour clarifier cette situation, l’ISO 6892-1 a été révisée à nouveau dans la deuxième édition, ISO 6892-1:2016. La version 2016 comprend trois méthodes d’essai, A1, A2 et B, où l’ancienne méthode A est divisée en deux méthodes d’essai distinctes et clairement définies : la méthode A1 (contrôle de la déformation en boucle fermée) et la méthode A2 (vitesse de traverse constante), tandis que la méthode B continue d’être basée sur le maintien d’une vitesse de mise en charge pendant la région élastique. Une note a été ajoutée à la méthode B pour clarifier la plage de l’essai où un contrôle de la contrainte doit être maintenu. La vidéo ci-dessous traite de la méthode A1 plus en détail.

Que mesure-t-elle ?

L’ISO 6892-1 mesure les propriétés de traction des matériaux métalliques sous toute forme à température ambiante. Les essais réalisés dans des conditions contrôlées doivent être effectués à une température de 23 °C ± 5 °C. Pour les essais à température élevée, veuillez vous référer à ISO 6892-2. La norme ISO 6892-1 mesure de nombreuses propriétés de traction différentes, dont les suivantes sont les plus courantes :

La limite d’élasticité est la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer de manière permanente. L’ISO 6892-1 détermine à la fois la limite d’élasticité supérieure et inférieure. Selon les phénomènes d’écoulement, l’ISO 6892-1 spécifie les exigences relatives aux limites d’élasticité supérieure et inférieure pour les matériaux à écoulement discontinu et la méthode de la limite d’élasticité conventionnelle pour les matériaux à écoulement continu.

Allongement au palier d’élasticité - Uniquement approprié pour les matériaux à écoulement discontinu, l’allongement au palier d’élasticité est la différence entre l’allongement de l’éprouvette au début et à la fin de l’écoulement discontinu (la zone dans laquelle une augmentation de la déformation se produit sans augmentation de la contrainte).

Résistance à la traction - La force ou contrainte maximale qu’un matériau est capable de supporter lors d’un essai de traction.

Striction - Une mesure de la ductilité d’un matériau. Il s’agit de la différence entre l’aire de la section transversale initiale d’une éprouvette et l’aire de sa section transversale minimale après l’essai, généralement exprimée en pourcentage de diminution de la section initiale. La section transversale minimale peut être mesurée au moment de la rupture ou après celle-ci.

Éprouvettes

L’ISO 6892-1 s’adapte à une grande variété de types d’éprouvettes en raison de la vaste gamme d’applications pour lesquelles les matériaux métalliques sont utilisés. Les principaux types d’éprouvettes comprennent les tôles, les plaques, les fils, les barres et les tubes. Tous les détails sur la préparation et la mesure des éprouvettes se trouvent dans les annexes :

Annexe B : Types d’éprouvettes à utiliser pour les produits minces : feuilles, bandes et plats d’une épaisseur comprise entre 0,1 et 3 mm.

Annexe C : Types d’éprouvettes à utiliser pour les fils, barres et profilés d’un diamètre ou d’une épaisseur inférieur à 4 mm.

Annexe D : Types d’éprouvettes à utiliser pour les feuilles et plats d’une épaisseur égale ou supérieure à 3 mm, et les fils, barres et profilés d’un diamètre ou d’une épaisseur égal ou supérieur à 4 mm.

Système d'essai des matériaux

Étant donné que les essais selon l’ISO 6892-1 sont menés sur une grande variété de métaux, les exigences de force du système peuvent varier considérablement. Le système de mesure de force de la machine d’essai doit être conforme à l’ISO 7500-1, classe 1 ou supérieure. La série 6800 d’Instron propose des bâtis de charge adaptés aux essais sur tôle (10 kN) jusqu’aux plaques d’acier (600 kN). La série 6800 fournit un bâti de charge supérieur comprenant des roulements préchargés, des vis à billes de précision, une traverse et une poutre de base extrêmement rigides, ainsi que des courroies d’entraînement à faible allongement. Ces caractéristiques contribuent à une performance globale avancée, produisant des résultats d’une grande précision. Elles aident également à minimiser l’énergie stockée pendant un essai, ce qui est particulièrement évident lors de l’essai de matériaux métalliques à haute résistance selon l’ISO 6892-1.

Mors

Il existe de nombreuses technologies de préhension adaptées aux essais ISO 6892-1 (à coins, hydrauliques, pneumatiques, etc.) ; elles peuvent toutes être classées comme proportionnelles ou non proportionnelles selon la manière dont elles exercent la force de serrage sur l’éprouvette.

Avec les mâchoires proportionnelles, la force exercée sur l’éprouvette est proportionnelle à la charge de traction appliquée. À mesure que la charge de traction augmente pendant un essai, la force de serrage sur l’éprouvette augmente également. Les mâchoires à coins sont une option populaire pour le serrage proportionnel et existent en versions manuelles, pneumatiques et hydrauliques pour s’adapter à une large gamme d’applications d’essai. C’est la forme d’une mâchoire à coins qui lui permet d’exercer une pression proportionnelle : à mesure que la force de traction est appliquée à l’éprouvette, celle-ci est tirée plus fermement dans la zone la plus étroite du coin, augmentant ainsi la pression de serrage.

Avec les mâchoires non proportionnelles, la force de serrage sur l’éprouvette reste constante et est indépendante de la charge de traction appliquée. C’est le cas typique des mâchoires à action latérale et des mâchoires à coins hydrauliques conçues pour la fatigue, où la force de serrage est générée par une source d’énergie qui n’est pas directement associée à la charge de traction de l’éprouvette. Cette source est généralement une alimentation hydraulique à haute pression (210 bar/3000 psi ou plus). L’un des avantages des mâchoires non proportionnelles est que la force de serrage est généralement plus ajustable, ce qui offre davantage d’avantages potentiels pour les applications. Par exemple, lors de l’essai d’éprouvettes non usinées, des réglages fins peuvent aider les utilisateurs à obtenir une pression de serrage optimale tout en minimisant les concentrations de contraintes qui pourraient provoquer une rupture prématurée.

Extensomètres

Il existe trois types différents d’extensomètres qui sont généralement utilisés pour les essais ISO 6892-1 : les dispositifs à clipser, les dispositifs sans contact et les extensomètres automatiques à contact. Selon les calculs nécessaires, les extensomètres doivent être conformes à l’ISO 9513 classe 1 ou 2. Les extensomètres à clipser tels que ceux de la série 2630 sont les plus couramment utilisés. Ces dispositifs peuvent fournir des données de déformation incroyablement précises et stables et sont généralement moins coûteux à l’achat que d’autres types. Ils doivent être suffisamment robustes pour survivre aux laboratoires d’essais à haut débit et absorber tout choc provenant de la rupture d’éprouvettes métalliques à haute capacité s’ils ne sont pas retirés pendant l’essai.

Les dispositifs automatiques à contact tels que l’AutoX750 offrent l’avantage de forces de serrage et d’un positionnement répétables, ce qui peut réduire les écarts entre différents opérateurs plaçant manuellement des extensomètres à clipser. Les dispositifs automatiques à contact peuvent également s’adapter à plusieurs bases de mesure, ce qui peut être rentable pour les utilisateurs qui doivent tester une variété de types d’éprouvettes. L’AutoX est conçu pour être suffisamment robuste pour rester en place tout au long de l’essai jusqu’à la rupture. Cependant, lorsqu’il est combiné au logiciel Bluehill® Universal, l’AutoX750 peut être configuré pour se retirer automatiquement juste avant la rupture de l’éprouvette afin d’éviter toute usure excessive des couteaux.

Les dispositifs sans contact tels que l’extensomètre vidéo automatique AVE 3 offrent l’avantage de supprimer toute influence exercée par le contact physique de l’extensomètre avec l’éprouvette. Par exemple, si une éprouvette est très mince, comme c’est le cas pour les métaux d’emballage, le poids d’un dispositif à clipser peut modifier considérablement les résultats. Les couteaux utilisés pour fixer le dispositif sur une éprouvette fragile peuvent également endommager celle-ci et provoquer une rupture prématurée. De plus, comme l’AVE n’est pas en contact avec le matériau, il n’y a aucun risque d’endommagement ou d’usure de l’extensomètre lors de l’essai de matériaux à haute capacité.

Logiciel d'essai

Presque toutes les machines d’essai modernes sont livrées avec un logiciel préinstallé, et il est important que les calculs du logiciel d’essai soient conformes à l’ISO 6892-1 et correspondent aux données existantes. Tous les progiciels ne se valent pas, et il est important de savoir que la plateforme que vous choisissez fournit des résultats fiables.

Des milliers de clients à travers le monde font confiance à Bluehill Universal pour tester leurs matériaux selon l’ISO 6892-1. Tous les calculs requis pour les essais ISO 6892-1 sont déjà préconfigurés dans Bluehill Universal, mais pour ceux qui préfèrent partir de zéro et créer leur propre méthode, l’interface permet aux utilisateurs de saisir facilement leurs propres calculs. Le pack de méthodes pour les métaux fournit également des méthodes préétablies pour toutes les normes suivantes : ASTM E8 / E8M, ASTM A370, ASTM A615, ASTM E646, ASTM E517, EN10002, ISO10113 et ISO10275.

Débit

La plupart des laboratoires testant selon l’ISO 6892-1 doivent tester régulièrement un volume élevé d’éprouvettes. Pour cette raison, tout ce qui peut être fait pour augmenter le débit est avantageux. Heureusement, il existe de nombreuses options pour augmenter le débit d’essai d’un laboratoire. De petites modifications logicielles peuvent réduire les tâches répétitives, et certaines mâchoires et extensomètres peuvent réduire le temps de configuration et augmenter la répétabilité, ce qui réduira la nécessité d’effectuer de nouveaux essais. Enfin, il existe l’option d’automatiser entièrement l’ensemble du processus d’essai, ce qui permet de réaliser des essais pendant plusieurs heures sans aucune intervention de l’opérateur.