Le guide définitif de l'ISO 178
Comment réaliser un essai de flexion sur plastique selon l'ISO 178
Rédigé par Daniel Caesar
En raison de leur faible coût, de leur légèreté, de leur résistance à la corrosion et de leur polyvalence générale, les plastiques ont acquis une présence significative dans de nombreuses industries différentes. Il est important de déterminer les propriétés des matériaux plastiques afin de caractériser leur comportement attendu dans des applications réelles. Une propriété importante est la relation entre la contrainte et la déformation lorsqu'un échantillon de plastique est plié ou fléchi : en d'autres termes, les propriétés de flexion du matériau. Pour réglementer une méthode normalisée internationalement pour déterminer cette propriété, l'Organisation internationale de normalisation (ISO) a élaboré l'ISO 178.
Ce guide est conçu pour vous présenter les éléments de base d'un essai de flexion ISO 178 et fournira un aperçu de l'équipement d'essai, des éprouvettes et des résultats impliqués dans la norme. Cependant, toute personne souhaitant effectuer des essais conformes à l'ISO 178 ne doit pas considérer ce guide comme un substitut adéquat à la lecture de la norme complète.
Que mesure-t-il ?
L'ISO 178 est une méthode d'essai pour déterminer les propriétés de flexion des plastiques rigides et semi-rigides en effectuant un essai de flexion en trois points sur un système d'essai universel. Un essai de flexion en trois points applique une force au milieu d'une éprouvette rectangulaire, qui est librement supportée à chaque extrémité. La force appliquée est mesurée par un capteur de force, et la déflexion résultante est mesurée soit par le déplacement de la traverse du système (avec des résultats corrigés pour la conformité du système), soit par un dispositif de mesure directe de la déformation. Quatre types d'essais sont décrits dans l'ISO 178, chacun spécifiant une méthode de mesure de la déflexion (c'est-à-dire via la traverse ou un capteur de déformation direct) et une exigence de précision d'étalonnage associée.
Le type d'essai ISO 178 qu'un laboratoire effectue est prescrit par les exigences de ses clients, qu'ils soient internes, comme un laboratoire de R&D, ou externes, comme un laboratoire d'essais tiers. Il est important de s'assurer que les exigences spécifiques de votre laboratoire sont identifiées et acceptées par vos clients avant d'acheter l'équipement d'essai et d'effectuer les essais.
L'ISO 178 est-elle la bonne norme pour vous ?
L'ISO 178 est très similaire à l'ASTM D790, bien qu'elle diffère sur plusieurs points clés :
- L'ISO 178 exige l'utilisation d'un déflectomètre ou d'une correction de conformité pour déterminer le module. L'ASTM D790 permet de calculer le module par le seul déplacement de la traverse.
- Les tailles d'éprouvettes préférées sont différentes, et comme la vitesse d'essai dépend de l'épaisseur de l'éprouvette, les vitesses d'essai entre les normes peuvent varier. L'épaisseur préférée pour les éprouvettes ISO 178 est de 4 mm, tandis que l'épaisseur préférée des éprouvettes ASTM D790 est de 3,2 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.
Éprouvettes
Les éprouvettes ISO 178 sont soit usinées à partir de feuilles conformément à l'ISO 2818, soit préparées par moulage par compression ou par injection conformément à l'ISO 293/295 ou à l'ISO 294-1/10724-1, respectivement. Les dimensions préférées des éprouvettes sont spécifiées comme suit :
- Longueur : 80 mm (± 2)
- Largeur : 10 mm (± 0,2)
- Épaisseur : 4 mm (± 0,2)
Si les dimensions préférées ne sont pas réalisables, l'ISO 178 propose des largeurs alternatives en fonction de l'épaisseur de l'éprouvette. Si le matériau est anisotrope, les deux directions doivent être testées.
Procédure
Les essais ISO 178 sont généralement effectués sur des systèmes d'essai universels de table en raison de l'exigence de capacité de force relativement faible. La machine d'essai doit être capable de maintenir une vitesse d'essai constante entre 1 et 500 mm/min dans les tolérances spécifiées dans la norme. Tous les modèles des séries 3400 et 6800 d'Instron répondent aux exigences de précision de vitesse nécessaires. Le dispositif de mesure de force, ou capteur de force, doit satisfaire à la classe 1 de l'ISO 7500-1 sur la plage de forces à rapporter. Il est important de s'assurer que votre laboratoire est conscient des forces d'essai minimales et maximales afin de sélectionner un capteur de force avec une capacité de force et une plage de vérification appropriées.
Mesure de la déformation
| Mesure de la déformation | |
|---|---|
| Extensomètre sans contact AVE2 | |
| Extensomètre automatique AUTOX750 | |
| Extensomètre à clip Série 2630 | |
L'ISO 178 permet l'utilisation de différents systèmes de mesure de la déflexion en fonction des résultats souhaités et de leurs précisions associées. Du moins au plus précis, les types de mesure de la déflexion autorisés sont le déplacement de la traverse, le déplacement de la traverse avec correction de conformité, et l'utilisation d'un dispositif de mesure directe de la déformation. Avant la mise à jour de 2010 de l'ISO 178, les erreurs de précision de mesure de la déflexion ne pouvaient pas dépasser 1 % de la valeur. Cependant, depuis la mise à jour de 2010, les opérateurs doivent utiliser un déflectomètre de classe 1 selon l'ISO 9513, ou utiliser un logiciel capable de supprimer la conformité de la machine des résultats.
Quelle que soit la précision de déflexion requise par votre laboratoire, Instron a une solution pour y répondre. Tous les châssis d'essai des séries 3400 et 6800, équipés du logiciel Bluehill® Universal, sont capables de mesurer la déflexion à partir de la traverse avec ou sans correction de conformité. Instron propose également une gamme de solutions pour la mesure directe de la déformation. Une solution courante est un extensomètre à pince monté sur un poinçon, ou déflectomètre. Les solutions les plus avancées et à haut débit incluent l'AutoX750 et l'extensomètre vidéo avancé (AVE3).
Semblable au capteur de force du système, le dispositif de mesure de la déflexion doit également être vérifié sur la plage de fonctionnement des résultats rapportés. Le module de flexion, en particulier, est calculé à des déflexions exceptionnellement faibles (inférieures à 0,1 mm). Il est utile d'identifier les déplacements minimum et maximum de l'essai afin de pouvoir instruire correctement le fournisseur de vérification.
DÉBIT
Pour les laboratoires cherchant à augmenter leur débit, plusieurs modifications peuvent être apportées à la configuration du système. Les dispositifs de mesure automatique d'éprouvettes et les dispositifs d'alignement d'éprouvettes augmentent l'efficacité des essais en réduisant la quantité de saisie manuelle nécessaire de la part de l'opérateur. Des systèmes d'essai entièrement automatisés tels que l'AT3 et l'AT6 d'Instron sont également disponibles et sont conçus pour intégrer la mesure des éprouvettes, le chargement des éprouvettes, les essais et le retrait. Ces systèmes peuvent fonctionner pendant des heures sans nécessiter d'interaction de l'opérateur. De plus, ces systèmes aident à réduire la variabilité due à l'erreur humaine.
Brochure sur les systèmes d’essais de premier plan série 6800
Les systèmes d’essai universels Instron série 6800 offrent une précision et une fiabilité inégalées. Conçue sur une architecture système Operator Protect en instance de brevet, avec un tout nouveau kit 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 sur les systèmes d’essais universels série 3400
Systèmes d’essai universels Instron série 3400 pour les essais de traction, de compression, de flexion et d’autres 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 propose des méthodes d’essai préchargées, QuickTest pour une configuration rapide, une exportation des données améliorée et Instron Connect pour une communication directe avec le service. Les utilisateurs de Bluehill 2 et Bluehill 3 peuvent facilement passer à la dernière version afin d’améliorer les performances et la facilité d’utilisation.
AVE 2 Non-Contacting Video Extensometer
The second generation Advanced Video Extensometer (AVE 2) utilizes patented measurement technology in the fastest, most accurate non-contacting strain measurement device commercially available.
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.