Mesure de la résistance au choc des plastiques et applications en contrôle qualité

Les matériaux plastiques peuvent être soumis à des sollicitations mécaniques soudaines pendant la fabrication, l’assemblage, le transport et l’utilisation. Le comportement d’un composant face à un choc constitue un critère important pour évaluer le choix du matériau et la qualité de production. Les essais Izod et Charpy permettent d’examiner la réaction d’éprouvettes à un choc dans des conditions définies. Les résultats obtenus contribuent à comparer la fragilité et la ténacité des matériaux.

L’appareil numérique d’essai de choc Izod Charpy détermine l’énergie dépensée lorsqu’un pendule frappe une éprouvette. Son système numérique de mesure et d’évaluation facilite la lecture et l’enregistrement des résultats.

Le choc est déclenché par une simple pression sur un bouton de commande. Après l’essai, les résultats sont automatiquement calculés, enregistrés et affichés. Ils peuvent également être imprimés si nécessaire. Ces fonctions simplifient les opérations de laboratoire et la gestion des enregistrements d’essai.

Objectif principal de l’appareil

L’appareil a pour objectif principal de déterminer la résistance des éprouvettes plastiques à un choc soudain et de comparer les matériaux dans des conditions d’essai définies.

Cette évaluation peut être utilisée pour examiner les matières premières, suivre les variations entre lots de production et accompagner le développement de matériaux. Pour obtenir des résultats comparables, la méthode d’essai, la préparation des éprouvettes et les conditions de conditionnement doivent être prises en compte de manière cohérente.

Que sont les essais de choc Izod et Charpy ?

Izod et Charpy sont deux méthodes permettant d’étudier le comportement à la rupture d’une éprouvette sous l’effet d’un choc pendulaire. Leur principale différence réside dans le positionnement et le maintien de l’éprouvette.

Essai de choc Izod

Dans l’essai Izod, l’éprouvette est placée verticalement et encastrée à une extrémité. Le pendule frappe la partie libre. Un positionnement correct et un serrage approprié sont essentiels à la répétabilité de l’essai.

Essai de choc Charpy

Dans l’essai Charpy, l’éprouvette est placée horizontalement sur deux appuis. Le pendule frappe la zone centrale située entre ces appuis. Cette configuration permet d’évaluer son comportement en flexion et à la rupture sous l’effet du choc.

Pour les deux méthodes, l’éprouvette et la configuration d’essai sont choisies conformément à la norme applicable. L’utilisation d’éprouvettes entaillées ou non entaillées dépend des exigences de la méthode retenue.

Importance et objectifs des essais de choc

Les essais de choc permettent de suivre les propriétés des matériaux pendant la fabrication et le contrôle qualité. Des écarts significatifs entre des éprouvettes d’un même matériau peuvent justifier une investigation sur les matières premières ou les conditions de transformation.

Par exemple, la comparaison des résultats avant et après une modification des paramètres de production peut aider à évaluer son effet sur le comportement du matériau. Les conditions d’essai et les procédures de préparation des éprouvettes doivent rester constantes pour que cette comparaison soit pertinente.

Un résultat d’essai de choc doit être interprété avec les conditions dans lesquelles il a été obtenu. La préparation de l’éprouvette, la qualité de l’entaille et le conditionnement environnemental peuvent influencer la valeur mesurée. Le rapport doit donc préciser les conditions pertinentes en complément des résultats numériques.

Principes scientifiques de l’essai

Dans un essai de choc pendulaire, le pendule possède une énergie potentielle à sa position initiale. Lorsqu’il est libéré, cette énergie se transforme en mouvement et le pendule frappe l’éprouvette.

Pendant le choc, une partie de l’énergie est dépensée pour déformer l’éprouvette, amorcer une fissure et propager la rupture. Le déplacement des fragments peut également contribuer à l’énergie mesurée. Le résultat représente donc une caractéristique au choc obtenue dans une configuration et des conditions définies.

Dans les systèmes pendulaires conventionnels, l’énergie est évaluée à partir de la différence entre les positions du pendule avant et après le choc. Les frottements mécaniques, l’état du système et les corrections nécessaires doivent être pris en compte pour obtenir des mesures fiables.

Il convient également de distinguer l’énergie de choc de la résistance au choc rapportée. L’énergie s’exprime en joules, tandis que la méthode applicable peut imposer de rapporter cette énergie à une dimension pertinente de l’éprouvette ou à une aire de section. Les règles de calcul et les unités prescrites par la norme sélectionnée doivent être respectées.

Utilisation de l’appareil

La procédure commence par le choix de la méthode appropriée. L’éprouvette et les accessoires sont ensuite préparés pour un essai Izod ou Charpy.

1. Préparer l’éprouvette. Vérifier sa configuration, son état de surface et, le cas échéant, les caractéristiques de l’entaille selon les exigences de la norme sélectionnée.

2. Préparer la configuration d’essai. Utiliser le pendule, le percuteur et le dispositif de serrage ou d’appui adaptés.

3. Positionner l’éprouvette. La serrer et l’aligner pour l’essai Izod, ou la centrer sur les appuis pour l’essai Charpy.

4. Appliquer le choc. Une fois la préparation terminée, déclencher le choc à l’aide du bouton de commande, conformément aux instructions d’utilisation de l’appareil.

5. Évaluer le résultat. Consulter et enregistrer la valeur calculée, puis l’imprimer si nécessaire.

La mention de la méthode, de l’identification de l’éprouvette, des conditions de conditionnement et du comportement à la rupture observé facilite l’évaluation ultérieure des résultats.

Caractéristiques techniques

La vitesse d’impact définit la condition de sollicitation dynamique de l’essai. La vitesse utilisée doit être adaptée aux exigences de la méthode sélectionnée et à la configuration de l’appareil.

L’angle d’essai de 150° est lié à la position initiale du pendule. Le réglage correct de cette position constitue un élément fondamental de l’évaluation de l’énergie.

Les résolutions d’affichage de 0,05° pour l’angle et de 0,01 J pour l’énergie indiquent les incréments d’affichage des valeurs. L’exactitude et l’incertitude de mesure dépendent de l’état mécanique de l’appareil, de son système de mesure et des résultats d’étalonnage.

Les différentes unités d’énergie facilitent la présentation des résultats dans le format utilisé par le laboratoire ou demandé par le client.

Avantages

Avantages techniques

L’affichage numérique facilite la lecture des résultats. Le calcul et l’enregistrement automatiques réduisent les opérations manuelles de traitement des données, tandis que la fonction d’impression facilite l’organisation des enregistrements.

La possibilité de réaliser des essais Izod et Charpy avec le même appareil permet de travailler avec différents modes de maintien des éprouvettes, sous réserve d’utiliser les accessoires appropriés.

Contribution au contrôle qualité

Les essais de choc peuvent être utilisés pour le contrôle des matières à réception, le suivi de production et l’évaluation des spécifications des matériaux. Les résultats obtenus selon une même méthode permettent de comparer les lots et de détecter des variations inattendues.

L’examen du comportement à la rupture, associé à l’énergie mesurée, contribue à une meilleure interprétation des résultats.

Appui aux activités d’exportation et de certification

Les enregistrements établis selon la méthode demandée par le client offrent une base technique commune pour communiquer les propriétés des matériaux. L’identification précise de la norme, des conditions d’essai et des unités facilite les évaluations techniques entre organismes.

Les rapports destinés à une certification ou à une acceptation client doivent respecter les exigences du programme d’évaluation concerné en matière de laboratoire et de présentation des résultats.

Domaines d’application

Compte tenu du domaine d’application des normes aux éprouvettes plastiques, les principales utilisations possibles sont les suivantes :

Développement de matières premières et de formulations plastiques : différentes compositions peuvent être comparées selon leur comportement au choc. Les résultats peuvent aider à évaluer les modifications d’additifs et de charges.

Moulage par injection et extrusion : des éprouvettes appropriées permettent de suivre l’effet des changements de conditions de transformation sur le comportement du matériau.

Plastiques pour l’automobile : les essais peuvent accompagner les comparaisons et la sélection des matériaux utilisés dans les éléments d’habillage intérieur et extérieur.

Produits électriques et électroniques : les résultats peuvent contribuer à l’évaluation des plastiques employés dans les boîtiers, capots et pièces de raccordement.

Produits de construction et biens de consommation durables : les essais peuvent fournir des données pour le contrôle qualité des matériaux utilisés dans les composants plastiques.

Laboratoires de recherche et développement : les nouvelles formulations et les essais de production peuvent être comparés en appliquant la même méthode et les mêmes conditions.

Normes associées

ASTM D6110

Cette norme concerne la détermination de la résistance au choc Charpy d’éprouvettes plastiques entaillées. Elle évalue l’énergie dépensée pour rompre l’éprouvette sous l’effet d’un choc pendulaire. La préparation des éprouvettes, les conditions d’essai et la présentation des résultats doivent respecter les exigences de cette méthode.

ASTM D256

Cette norme couvre les méthodes de détermination de la résistance des plastiques au choc pendulaire Izod. Le serrage de l’éprouvette, les caractéristiques de l’entaille et les conditions d’impact influencent le résultat. Ces méthodes sont utilisées pour comparer les matériaux et effectuer des contrôles qualité.

ISO 179

Cette série de normes concerne la détermination des caractéristiques au choc Charpy des plastiques. Elle définit les configurations d’essai selon le matériau et le type d’éprouvette. Les méthodes permettent d’évaluer le comportement des éprouvettes dans des conditions de choc définies et de comparer des matériaux similaires.

ISO 180

Cette norme concerne la détermination de la résistance au choc Izod des plastiques. Elle définit les conditions d’essai selon le matériau, l’éprouvette et le type d’entaille. La méthode permet d’examiner la fragilité ou la ténacité des éprouvettes dans les conditions spécifiées.

GB/T 1843

Cette norme nationale chinoise concerne la détermination de la résistance au choc Izod des plastiques. Elle établit le cadre d’essai applicable à l’évaluation des éprouvettes plastiques selon la méthode Izod.

GB/T 1043

Cette série de normes nationales chinoises concerne la détermination des caractéristiques au choc Charpy des plastiques. Elle couvre les méthodes d’évaluation des éprouvettes dans une configuration d’essai Charpy.

Pour chaque essai, la préparation des éprouvettes, le choix du pendule, la configuration du percuteur, les dispositifs de serrage ou d’appui et les procédures de calcul doivent satisfaire ensemble aux exigences de la norme sélectionnée.

Conclusion

L’appareil numérique d’essai de choc Izod Charpy est un système de laboratoire destiné à évaluer le comportement au choc des éprouvettes plastiques. L’affichage numérique, le calcul automatique, l’enregistrement et l’impression simplifient la gestion des données d’essai.

Des essais réalisés avec des éprouvettes correctement préparées et des accessoires adaptés à la méthode fournissent des données utiles pour comparer les matériaux, suivre la production et prendre des décisions de contrôle qualité. La constance des conditions d’essai et l’indication de la norme applicable dans les rapports contribuent à une évaluation efficace des résultats.