ASTM D412 Essai de traction sur caoutchouc et élastomères
La norme ASTM D412 décrit la méthode pour la détermination des propriétés de traction des caoutchoucs thermodurcissables vulcanisés et élastomères thermoplastiques. Ces matériaux sont utilisés quotidiennement dans de nombreux secteurs d’activités, notamment l'aérospatiale, le médical, l'automobile, la construction et bien d'autres.
- Le caoutchouc thermodurcissable est durci et mis en forme sous l'effet de la chaleur. Le durcissement est une réaction chimique irréversible: grâce à ce processus, les produits en caoutchouc thermodurcissables sont plus solides et plus durables. Les produits en caoutchouc thermodurcissable comprennent les pneus, les palets de hockey, les disjoncteurs, les boîtiers électriques et les composants de moteur.
- Les élastomères thermoplastiques (TPE) sont des polymères, des mélanges de polymères ou de caoutchouc. Ils se présentent tout d'abord sous forme de pellets, puis deviennent liquides lorsqu'ils sont chauffés et peuvent ensuite être injectés dans un moule par exemple. Le thermoplastique prend sa forme lorsqu'il refroidit et durcit. Ce processus peut être inversé en chauffant à nouveau le matériau. Les applications du TPE comprennent les courroies de transmission, les amortisseurs, les tubes respiratoires, les cathéters et les semelles de chaussures.
Objectif de l’essai Réalisation de l'essai & Valeurs caractéristiques Exigences relatives au moyen d’essai Systèmes d'essais Automatisation
Objectif de l’essai de traction sur élastomères selon ASTM D412
- L’ASTM D412 comprend des spécifications pour la machine d'essai, les éprouvettes, incluant leur forme et leur taille, ainsi que pour la procédure d'essai et les méthodes à utiliser.
- L'objectif de l'essai est de déterminer différentes caractéristiques de matériaux qui pourront ensuite être utilisées pour le développement de nouveaux produits, pour atteindre les objectifs de performance des produits ou pour la recherche et le Contrôle Qualité.
Réalisation de l'essai selon ASTM D412
L’ASTM D412 comprend deux méthodes d'essais, la méthode A et la méthode B.
- La méthode A est basée sur des échantillons en forme d'haltère / d'épaulement, la méthode B est axée sur des éprouvettes annulaires coupées à plat.
- Les essais selon l'ASTM D412 mesurent l'élasticité d'un matériau sous contrainte de traction, ainsi que son comportement après l'essai, lorsque le matériau n'est plus soumis à une contrainte.
- L’essai est réalisé sur une machine d’essais universelle (également appelée machine d’essai de traction) à une vitesse de 500 ± 50 mm/min jusqu'à défaillance de l’éprouvette.
Bien que l'ASTM D412 mesure de nombreuses propriétés de traction distinctes, les caractéristiques suivantes sont les plus importantes:
Valeurs caractéristiques déterminées selon ASTM D412
Définition conformément à l’ASTM D1566 - Terminologie pour caoutchouc:
- Contrainte de traction: Contrainte qui sera appliquée pour étirer une éprouvette
- Contrainte de traction pour un allongement déterminé: Contrainte nécessaire pour étirer la section uniforme d'un échantillon jusqu'à un allongement déterminé
- Résistance à la traction: contrainte de traction maximale lors de l’allongement d’une éprouvette jusqu’à la rupture
- Limite de fluage: le point de la courbe contrainte-déformation juste avant la défaillance finale, lorsque le taux de contrainte passe par rapport à l’allongement par une valeur nulle et peut devenir négatif
- Allongement maximal: l’allongement au moment de la rupture
- Déformation de traction: Allongement restant après qu'un échantillon ait été étiré puis rétracté de manière définie, exprimé en pourcentage de la longueur initiale
Vous trouverez des informations détaillées et des procédures standard dans la norme ASTM D412
Échantillon et dimensions selon ASTM D412
- Pour l’essai de traction sur caoutchouc et élastomère, l’ASTM D412 spécifie six types d'éprouvettes haltères admissibles et deux types d'éprouvettes annulaires coupées admissibles..
- L’échantillon le plus courant est une éprouvette haltère en forme de C (ASTM D412 Typ C) d'une longueur totale de 115 mm (4,5 pouces), d'une longueur de référence de 25 mm (1 pouce), d'une largeur de mesure de 6 mm (0,25 pouce) et d'une épaisseur de 3 mm. L'épaisseur de l'échantillon doit être mesurée trois fois, la valeur moyenne étant la valeur acceptée.
L0Longueur de référence
L Écartement entre outillages
l1 Longueur de la partie parallèle étroite/Diamètre interne
L2Écartement entre les parties parallèles larges
l3 Longueur totale / Diamètre externe
b2 Largeur éprouvette dans la zone de l’épaulement
b1Largeur éprouvette dans la zone de la longueur de référence
h Épaisseur éprouvette
| Norme | Type | Remarque | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | Forme |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM D412 | C | Éprouvette préférée | ≥115 | 33 | 25±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 25±0,25 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | A | Dimensions possibles | ≥140 | 59±2 | 25±1 | 12+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | B | Dimensions possibles | ≥40 | 59±2 | 25±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | D | Dimensions possibles | ≥100 | 33±2 | 16±1 | 3+0,05 | 1,3...3,3 | 25±0,25 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | E | Dimensions possibles | ≥125 | 59±2 | 16±1 | 3+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | F | Dimensions possibles | ≥125 | 59±2 | 16±1 | 6+0,05 | 1,3...3,3 | 50±0,5 | Éprouvette haltère |
| ASTM D412 | 1 | Dimensions préférées | 17,9 | 15,9 | 1...3,3 | 50 | Éprouvette annulaire | ||
| ASTM D412 | 2 | Plus grande dimension | 35,8 | 31,8 | 1...3,3 | 100 | Éprouvette annulaire |
Défis des essais élastomère et exigences relatives aux moyens d'essai
- Serrage de l’éprouvette: L’éprouvette étirée s’affine et peut glisser hors de la plage de serrage. Afin de maintenir une force de serrage constante lorsque les éprouvettes perdent en épaisseur, les mâchoires devront être choisies en conséquence.
- Allongement de l’éprouvette: Plus l'éprouvette est longue, plus la course de déplacement de la traverse doit être grande - et le bâti de charge haut - pour supporter la plus grande longueur de l'éprouvette jusqu'à la rupture.
machines d'essais
- Machine d’essai des matériaux zwickiLine – solution peu encombrante pour les petites forces d’essai jusqu’à 5 kN et plage d’essai jusqu’à 1365 mm
- Machine d'essai des matériaux ProLine pour des essais conformes aux normes et applications simples avec une plage d'essai de 1050 mm à 1450 mm
- Machine d'essai des matériaux AllroundLine - adaptable et polyvalente avec une plage d’essai de 1030 mm à 2560 mm
Mâchoires
- Mâchoires pneumatiques : La force de serrage est généré par des actionneurs pneumatiques. Une force de serrage indépendante de la force de traction assure une force de serrage constante pendant tout le déroulement de l’essai. Les éprouvettes perdant en épaisseur pendant l’essai sont également maintenues par la force de serrage constante.
- Mâchoires à pince : à fermeture bilatérale. Grâce au principe de cisaillement, la force de serrage augmente proportionnellement à l’augmentation de la force de traction. Cela garantit un resserrage automatique dans le cas d’éprouvettes perdant en épaisseur.
Extensomètre
- Extensomètre grande course: très grande course de mesure et résolution très élevée sur toute la plage de mesure.. La conception mécanique robuste des éléments de guidage garantit un fonctionnement fiable sur les éprouvettes présentant une énergie de rupture élevée (à type « coup de fouet »).
- multiXtens II HP: entièrement automatique et avec une précision maximale sur toute la plage de mesure. Le système à microprocesseur de l'extensomètre assure la transmission des signaux de mesure, de commande et d'état entre les chariots de mesure, les têtes de mesure et l'unité de commande centrale.
- lightXtens: spécialement développé pour les matériaux fortement extensibles et sensibles au contact. Idéalement adapté aux éprouvettes avec une énergie de rupture élevée et une tendance au rebond lors de la rupture - qui pourraient endommager les systèmes de mesure mécaniques avec contact.
Essais de traction automatisés selon ASTM D412
Les essais de traction sur les caoutchoucs et élastomères selon ASTM D412 peuvent également être réalisés de manière automatisée.
Le système d'essai robotisé roboTest L permet de tester jusqu’à 350 éprouvettes de manière autonome.. Un mesureur d'épaisseur intégré au système mesure l'épaisseur de l'éprouvette de manière précise et comparable.
La pince place l’éprouvette dans la machine d’essai et l’essai de traction selon ASTM D412 est démarré automatiquement. À l’issue de l’essai, des pinces de retrait retirent les résidus d’éprouvettes restés dans les mâchoires.
Le système d'essai robotisé roboTest R est plus complexe et permet l'intégration supplémentaire d'autres appareils, comme par exemple une station de marquage des éprouvettes, une station de centrage ou encore une enceinte thermique pour une mise en température précise des éprouvette. La capacité du magasin du système d'essai robotisé peut également être élargie à volonté.
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Questions fréquemment posées sur l’ASTM D412
La norme ASTM D412 décrit une méthode servant à déterminer les propriétés de traction des caoutchoucs thermodurcissables vulcanisés et élastomères thermoplastiques. Ces essais sont essentiels pour déterminer les propriétés mécaniques de matériaux en caoutchouc et en élastomère, élément indispensable au développement de produits, à l'assurance qualité et à la vérification des performances dans un grand nombre de secteurs tels que l'aérospatiale, l’industrie médicale, l'industrie automobile, la construction, etc.