ISO 6892-1 Essai de traction Matériaux métalliques à température ambiante
La norme DIN EN ISO 6892-1 pour l’essai de traction sur matériau métalliques normalise l’essai de traction des matériaux métalliques ou aciers à température ambiante et définit les caractéristiques mécaniques
Objectifs & Domaines d’application ISO 6892 selon limites d’utilisation en température Caractéristiques Vidéo / Réalisation de l'essai Mesure de la force/déformation Vitesse d'essai Régulation du taux d’allongement Logiciel d’essais Systèmes d'essais
Objectif et domaines d’application de l’ISO 6892-1
L’essai de traction est l'essai mécanique le plus important et le plus répandu au monde; il détermine des caractéristiques de résistance et d'allongement, décisives pour la conception et construction de composants, d'articles d'usage quotidien, de machines, de véhicules et de bâtiments.
La demande d’essai sert à déterminer les grandeurs du matériau de manière fiable et reproductible et à obtenir une comparabilité internationale.
L’essai de traction uni axial permet de déterminer les grandeurs caractéristiques pour la limite d'élasticité ou limite d'élasticité conventionnelle, la résistance à la traction et l’allongement à la rupture. Cette méthode d’essai permet également de déterminer la limite d'élasticité inférieure, l'allongement à la limite d'élasticité et les allongements à la force maximale.
Essai de traction Matériaux métalliques ISO 6892 - Différenciation en fonction des limites d’utilisation en température
La méthode d’essai de traction des matériaux métalliques distingue quatre plages de température pour la réalisation de l’essai: la température ambiante, la température élevée, la basse température et la température de l'hélium liquide. Les différentes plages de température et le milieu de l'hélium liquide induisent des exigences très différentes aux systèmes d'essai et à la méthode d'essai, de même qu’aux éprouvettes à préparer. La norme internationale ISO se subdivise par conséquent en quatre parties traitant chacune de l'une des plages de température mentionnées ci-dessus:
- ISO 6892-1 Méthode d'essai à température ambiante
- ISO 6892-2 Méthode d'essai à température élevée
- ISO 6892-3 Méthode d'essai à basse température
- ISO 6892-4 Méthode d'essai dans l’hélium liquide
Outre ces normes ISO de portée internationale, des normes nationales, telles que l'ASTM américaine, la EN européenne, la JIS japonaise et la GB/T chinoise sont également appliquées au niveau international. D’autres normes spécifiques pourront être requises pour des domaines d’application particuliers, par exemple l’aviation.
DIN EN ISO 6892-1: Principales caractéristiques
Les principales normes utilisées pour l’essai de traction sur matériaux métalliques sont les normes DIN EN ISO 6892-1 et ASTM E8. Les deux normes spécifient la forme des éprouvettes et leurs essais. L'objectif des normes est de décrire et de spécifier une méthode d’essai permettant de déterminer des grandeurs caractéristiques comparables et correctes lorsque différents systèmes d'essai sont utilisés. Cela signifie également que les exigences normatives formulent des exigences d’ordre général, permettant de conserver une marge de manœuvre suffisante pour la mise en œuvre technique et l'innovation.
Les principales caractéristiques issues de l’essai de traction sur matériaux métalliques selon ISO 6892-1 sont:
- La limite d'élasticité; plus précisément la limite d'élasticité supérieure et la limite d'élasticité inférieure (ReH et ReL)
- La limite d'élasticité conventionnelle; généralement déterminée comme „limite d'élasticité équivalente“ à un allongement plastique à 0,2% (Rp0.2)
- L’allongement à la limite d'élasticité; plus précisément l'allongement à la limite d'élasticité mesuré au moyen d’extensomètres, car sa détermination impose l’utilisation d'un extensomètre (Ae)
- La résistance à la traction (Rm)
- L’allongement uniformément réparti (Ag)
- L’allongement à la rupture (A), l’importance des spécifications normatives relatives à la longueur du gabarit y est décisive
La résistance à la traction à différents niveaux de durcissement du matériau
Pour les matériaux métalliques présentant une limite d'élasticité prononcée, la résistance à la traction est définie comme la force la plus élevée approchée après la limite d'élasticité supérieure. Dans le cas de matériaux faiblement renforcés, la force de traction maximale après dépassement de la limite d'élasticité peut également être inférieure à la limite d'élasticité - ce qui signifie alors que la résistance à la traction est inférieure à la valeur pour la limite d'élasticité supérieure.
Sur l’illustration, le diagramme de contrainte-déformation présente une courbe avec écrouissage élevé (1) et écrouissage faible (2) après la limite d'élasticité.
Pour les matériaux métalliques avec une limite d'élasticité et une chute de contrainte ultérieure, la résistance à la traction correspond en revanche à la résistance à la traction de la contrainte à la limite d’élasticité.
Limite d'élasticité (ReH et ReL), limite d'élasticité conventionnelle (Rp et Rt) et résistance à la traction (Rm)
Pour la détermination de la limite d'élasticité et de la résistance à la traction, seule une mesure précise de la force est nécessaire, tandis que pour toutes les autres grandeurs caractéristiques une mesure automatique de la déformation réalisée avec un extensomètre (ou une mesure manuelle de la déformation) sera requise pendant l’essai (ou après le retrait de l’éprouvette/des résidus d’éprouvette).
Allongement à la rupture A et At
L’allongement à la rupture A ou At est une mesure de ductilité, c'est-à-dire de fluidité ou formabilité d'un matériau.
Des algorithmes modernes, qui analysent automatiquement la courbe de contrainte-déformation, garantissent la détermination fiable et précise du point de rupture/de l’allongement à la rupture. La position de rupture le long de l'éprouvette, ou plus précisément la longueur calibrée de l'éprouvette, est également essentielle pour une détermination fiable et précise de l'allongement à la rupture. Lorsque la rupture ou la défaillance se situe en dehors de la longueur de référence des extensomètres avec contact, la déformation plastique ne peut être déterminée correctement pendant la striction et la défaillance . Les algorithmes d'exploitation renseignent la position de défaillance ou de rupture (par rapport aux points de mesure de l'extensomètre), mais la valeur d’allongement à la rupture fournie est imprécise.
Les extensomètres optiques sans contact, qui mesurent toute la longueur calibrée de l’éprouvette, permettent par contre une détermination précise de la position de rupture ou de la défaillance. Lorsque la position de rupture se situe en dehors de la longueur de référence initiale, l'allongement à la rupture peut encore être déterminé conformément à la norme ISO 6892-1:2017 annexe I, si le nombre de repères de mesure adéquat a été respecté et utilisé pendant l’essai. Le laserXtens Array ainsi que le videoXtens Array peuvent résoudre ces demandes (option). Cela signifie que les allongements à la rupture peuvent être déterminés automatiquement, de manière fiable et précise pour 100 % des éprouvettes.
La norme JIS Z 2241 prévoit d’effectuer une classification de la position de rupture. Cela s’effectue en principe manuellement par inspection visuelle ou par mesure séparée sans contact. Ces deux méthodes demandent du personnel et du temps. Grâce aux extensomètres optiques modernes sans contact et les extensomètres de variation largeur, cette tâche peut être résolue automatiquement pendant l'essai de traction: la spécification de la classe (selon la position de rupture A, B ou C) fait alors partie intégrante des résultats déterminés et documentés.
Vidéo: Réalisation de l'essai Essai de traction Matériaux métalliques ISO 6892-1
Réalisation de l’essai de traction selon la norme ISO 6892-1 méthode A1 et A2 avec machine d’essai de traction et extensomètre makroXtens
Exigences relatives à l’essai ou au moyen d’essai
Lors de la détermination des grandeurs caractéristiques définies dans l’ISO 6892-1 , une mesure précise de la force et de la déformation de l’éprouvette sous l'effet de la force (mesure de l'allongement) joue un rôle décisif. La vitesse d'essai, définie dans la norme selon deux méthodes différentes, est tout aussi décisive. On distingue ici la méthode B (via l'augmentation de la contrainte) et la méthode A (via la vitesse d'allongement). La méthode A - et ici la méthode A1 par régulation automatique de la vitesse d'allongement utilisant le signal de l'extensomètre (boucle fermée "closed loop") est la méthode la plus simple et la plus précise. Les moyens d'essai ZwickRoell sont conçus et spécialisés pour cette méthode.
Demande relative à la mesure de la force et à la mesure de la déformation
Les principales exigences décrites concernent la mesure de la force et la mesure de la déformation de l’éprouvette sous l’effet de la force.
- Pour la mesure de la force, la série des normes ISO 6892 se réfère à l’ISO 7500-1 Essai et étalonnage des dispositifs de mesure de la force des machines d’essai de traction et de compression et exige au moins la classe 1.
- Pour la mesure de la déformation, la série des normes ISO 6892 se réfère à la norme ISO 9513 Étalonnage des dispositifs de mesure de la déformation pour les essais de charge uniaxiaux et exige au moins la classe 1 pour la détermination des limites d’élasticité conventionnelles; la classe 2 peut être utilisée pour la mesure d'autres grandeurs caractéristiques (avec des déformations supérieures à 5%).
Outre le processus d’étalonnage, les normes pour la mesure de la force et de la déformation décrivent principalement les résultats et définitions pour les classifications de types. Ce dernier point est décisif pour l'application dans la pratique des essais. L'appartenance à une classe permet de déterminer les écarts maximaux admissibles et résolutions pour le système de mesure étalonné, qui devront être utilisés pour déterminer l'incertitude de mesure du système de mesure.
- Pour la mesure de la force, l’ASTM E8 se réfère à l’ASTM E 74,
- Pour la mesure de la déformation , elle se réfère à l’ASTM E83.
- Bien que les normes appliquées au niveau international diffèrent parfois en termes de structure du contenu, leurs définitions et exigences sont coordonnées de telle manière que les grandeurs caractéristiques pertinentes de l'essai de traction ne diffèrent pas de manière significative.
L'évaluation et donc la classification des systèmes de mesure de la déformation ou extensomètres constitue cependant une exception. Tandis que l’ISO 9513 fait référence à la valeur cible à atteindre pour l’écart, ASTM E83 prend également en compte le rapport à la longueur de référence initiale. Un extensomètre conçu pour de petites longueurs de référence initiale doit remplir des exigences métrologiques plus élevées qu'un extensomètre destiné à des longueurs de référence initiales plus grandes.
Les grandeurs caractéristiques, pour lesquelles l’utilisation d’un extensomètre de classe 1 au moins d’après ISO 9513 est requise pour l’essai de traction sur matériaux métalliques, sont:
- Pente initiale de la courbe de contrainte-allongement mE
- Limites d'élasticité conventionnelles Rp et Rt
Les grandeurs caractéristiques, pour lesquelles l’utilisation d’un extensomètre de classe 2 au moins d’après ISO 9513 est requise pour l’essai de traction sur matériaux métalliques, sont:
- Allongement à la limite d'élasticité Ae
- Allongements uniformément répartis Ag et Agt de même que
- Plage de plateau e autour de la résistance à la traction Rm ou de la force de traction maximale Fm
- Allongements à la rupture A et At
Impact de la vitesse d'essai sur les limites d’élasticité (ReH et ReL) et limites d'élasticité conventionnelles (Rp et Rt)
Pour une détermination correcte des limites d’élasticité(ReH et ReL) et limites d'élasticité conventionnelles(Rp et Rt), les vitesses d’essai sont également essentielles en plus de la mesure de la force et de l’allongement. La norme distingue deux méthodes de réglage de la vitesse d'essai: Dans la méthode B, elle est réglée par l'augmentation de la contrainte, dans la méthode A par la vitesse d'allongement. La méthode A, qui tient compte du taux ou de la vitesse d'allongement, est recommandée pour les raisons suivantes:
- Les principales caractéristiques des matériaux métalliques sont significativement dépendantes du taux de déformation (ou vitesse de déformation) et changent avec celui-ci.
- Des taux de déformation (ou vitesses de déformation) plus élevés induiront par conséquent des grandeurs de résistance plus élevées.
- Selon l'alliage et la qualité du matériau métallique, la dépendance à la vitesse de déformation ou au taux de déformation peut être très importante, c'est-à-dire en dehors des limites de spécification pour des qualités correspondantes.
| Vitesses d’essais dans l’ISO 6892-1 |
|---|
| Méthode A1: Régulation de la vitesse d’allongement boucle de régulation fermée “closed loop” | Méthode A2: Régulation de la vitesse d’allongement boucle de régulation ouverte "open loop" | Méthode B: Vitesse de contrainte |
| Extensomètre requis | Extensomètre requis | Pas d’extensomètre requis |
| Pas de pré-essai/réglage requis (contrôleur adaptatif) | Pré-essai & réglage requis (détermination de la rigidité du système d'essai et de l’éprouvette) | Pré-essai & réglage requis (détermination de la rigidité du système d'essai et de l’éprouvette) |
La régulation du taux d’allongement „closed loop“ est la méthode la plus simple et la plus précise
La régulation du taux d’allongement améliore considérablement la fiabilité des résultats lors de la détermination des limites d'élasticité et limite d'élasticité conventionnelles. Pour cela, la norme ISO 6892-1 propose deux méthodes pour la mise en œuvre de la régulation par le taux d'allongement:
- Méthode A1, une régulation automatique de la vitesse d'allongement utilisant le signal de l'extensomètre (boucle fermée)
- Méthode A2, un réglage manuel par prescription d’une vitesse traverse pour approche du taux d’allongement correspondant lors de la détermination de la grandeur caractéristique (boucle ouverte, "open loop").
La première méthode utilise les solutions techniques modernes des régulateurs d'entraînement, de préférence un régulateur adaptatif, permettant le maintien automatique de la vitesse traverse dans la plage de tolérance spécifiée par la norme pour le taux d’allongement. Cette méthode nécessite un système d’essai coordonné avec la technologie de contrôle, mais simplifie considérablement l’essai et élimine les erreurs liées au réglage de la vitesse traverse. Cette méthode de contrôle est donc recommandée.
Dans testXpert, la vitesse d’allongement peut être suivie à tout moment. La ligne rouge (1) indique la bande de tolérance de la norme ISO 6892-1 (20% de la vitesse réglée). La ligne verte en pointillés désigne une bande de tolérance plus étroite de 5%, qui est la référence pour les systèmes d'essai ZwickRoell et permet de couvrir tous les imprévus.
Une régulation satisfaisante du taux d'allongement se caractérise par de faibles fluctuations d'entrée (2) et une régulation stable de la vitesse (3). Le pré-requis est un régulateur adaptatif.
Comment se déroule la régulation du taux d'allongement „closed loop“ dans le système d'essai?
Pour un réglage précis du taux d'allongement, l'électronique testControll II régule la vitesse de la machine d'essai directement à partir des valeurs mesurées par l'extensomètre. Les paramètres de régulation de la machine d'essai sont calculés automatiquement et adaptés de manière adaptative en temps réel. Ce processus, appelé „closed loop“ avec régulation adaptative, s'effectue à 1kHz sur les machines d'essai ZwickRoell. Les exigences de la norme pour le respect du taux d'allongement sont ainsi remplies de manière sûre.
Le processus est entièrement automatisé, l'opérateur gagne du temps et obtient des résultats fiables avec une faible dispersion.
Trop d’éprouvettes?
Passez à l’automatisation!
En savoir plus sur les systèmes d'essai automatisés Nous contacter dès maintenant
Des essais fiables et sûrs selon l’ISO 6892-1 avec le logiciel d'essais testXpert
Avec testXpert, vous augmentez l’efficience de vos essais selon ISO 6892-1. testXpert - la base de décisions fiables - vous fournit des résultats d'essai sûrs,
- Peu importe la méthode que vous choisissez, tous les paramètres de l’ISO 6892-1 sont déjà inclus dans la spécification d'essai, ils sont 100% conforme à la norme. Dans une vue préparée, vous pouvez voir la vitesse d'allongement réellement atteinte dans les tolérances spécifiées par la norme.
- Faties l'économie des essais préliminaires et calculs manuels requis par la vitesse d’allongement selon ISO 6892-1. testXpert se charge du réglage automatique de tous les paramètres de régulation. Les positions cibles et valeurs d'allongement sont atteintes avec précision. Les changements de propriétés éprouvette sont compensés en simultané.
- testXpert vous garantit des résultats d'essai reproductibles grâce à des conditions d'essai exactement identiques via une configuration de machine prédéfinie.
- L'influence de l'opérateur est réduite au minimum, par exemple grâce à la gestion utilisateur, afin d'obtenir des résultats comparables.
Programme d’essai Standard testXpert pour ISO 6892-1
Validation logicielle TENSTAND
Fiabilité des résultats d'essai avec la validation conforme à l'ISO 6892-1/TENSTAND
Les résultats d’essai déterminés, selon la norme ISO 6892-1, via le logiciel d'essai peuvent être vérifiés et validés à l'aide d'un ensemble de données et de résultats d’essai convenus au niveau international. Dans le cadre du projet européen "TENSTAND", des données brutes provenant d'essais de traction sur matériaux métalliques ont été générées et qualifiées. Des résultats d’essais et couloirs de résultats ont été déterminés et qualifiés à partir de ces données. Grâce à ces jeux de données et de résultats "TENSTAND", le logiciel d’essai peut être vérifié de manière rapide et fiable en comparant les résultats. Le "National Physical Laboratory" (NPL) de Londres tient à disposition ces jeux de données et de résultats.
- NPL (Nationales Physikalisches Laboratorium) est l'Institut national de mesure du Royaume-Uni. C'est aussi un centre mondial d'excellence dans le domaine de la science et de la technologie.
- Ses principales tâches sont: la détermination des constantes naturelles et fondamentales, ainsi que la représentation/ préservation et transfert des unités du système international d'unités (SI); le NPL propose également des prestations d'étalonnage (UKAS).
Résultats sûrs et reproductibles avec TENSTAND et testXpert
Vérifiez vos résultats d'essai avec la validation logicielle TENSTAND.
- Charger les jeux de données brutes ASCII "TENSTAND" de NPL dans le logiciel d'essai testXpert
- Déterminer les résultats d’essais, à partir des jeux de données brutes, avec testXpert
- Comparer des résultats individuels aux résultats "TENSTAND"
