Les normes ISO sont essentielles pour garantir des essais de matériaux uniformes, fiables et comparables au niveau international.
Ils définissent des méthodes et des paramètres pour tester les propriétés mécaniques, physiques et chimiques, garantissant ainsi la qualité et la sécurité.
Dans le domaine des plastiques, l’ISO 178 est la principale norme pour les essais de flexion, qui sont essentiels pour évaluer la résistance et la rigidité des matériaux.
Qu’est-ce que la norme ISO 178 ?
L’ISO 178 est une norme internationale qui définit la méthode d’essai pour déterminer les propriétés de flexion des plastiques rigides et semi-rigides. L’essai consiste à appliquer une force concentrée au centre d’une éprouvette reposant sur deux supports, de sorte que l’éprouvette est sollicitée en trois points de contact : les deux supports et le point d’application de la charge.
Ce test mesure principalement deux paramètres de base : le module de flexion, qui indique la rigidité du matériau sous une contrainte de flexion, et la résistance à la flexion, qui est la charge maximale que le matériau peut supporter avant de se rompre ou de se déformer de manière permanente.
La norme est essentielle pour évaluer le comportement mécanique des plastiques dans les applications où les contraintes de flexion sont critiques, telles que les composants structurels, les boîtiers et les pièces de machines.
En outre, la norme ISO 178 fournit des lignes directrices précises sur la taille des éprouvettes, les vitesses d’essai, les conditions environnementales et les calculs à effectuer pour garantir la répétabilité et la comparabilité des résultats.
Que mesure la norme ISO 178 ?
L’ISO 178 mesure les propriétés mécaniques de flexion des plastiques, fournissant des données essentielles pour comprendre comment un matériau réagit à une contrainte de flexion.
En particulier, les principaux paramètres mesurés sont les suivants:
- Module de flexion (ou module d’élasticité) : indique la rigidité du matériau lors d’une déformation élastique sous une charge de flexion.
Il s’agit du rapport entre la contrainte de flexion et l’unité de déformation, et représente la capacité du matériau à résister à la flexion sans subir de déformation permanente. - Résistance à la flexion : c’est la valeur maximale de la contrainte que le matériau peut supporter avant de se rompre ou de subir une déformation plastique permanente.
Cette valeur est cruciale pour la conception de composants soumis à des charges de flexion. - Déformation en flexion : mesure la quantité de déformation ou de déplacement subie par l’échantillon sous charge, utile pour évaluer la ductilité ou la fragilité du matériau.
L’objectif est d’amener l’échantillon à se déformer jusqu’à la rupture ou, si cela ne se produit pas, jusqu’à ce qu’une déformation en flexion de 5 % soit atteinte.
La norme ISO 178 spécifie également deux méthodes d’essai : la méthode A, qui implique une vitesse de déformation constante tout au long de l’essai, et la méthode B, qui commence avec une vitesse et l’augmente une fois que la région élastique initiale du matériau a été dépassée.
ISO 178 – Exigences techniques
La norme ISO 178 spécifie des exigences de précision bien définies, tant en ce qui concerne le contrôle du mouvement que la configuration de l’équipement d’essai.
La précision du mouvement de la barre transversale doit être telle qu’elle permette une résolution d’au moins 1 % de la déformation en flexion utilisée pour le calcul du module d’élasticité.
Les vitesses d’essai standard sont les suivantes
- 1 mm/min pour des épaisseurs d’échantillons comprises entre 1 mm et 3,5 mm
- La norme autorise une tolérance de ±20% sur ces vitesses.
Pour mesurer la force, les capteurs de pesage doivent offrir une sensibilité et une résolution élevées, en accord avec la précision requise pour le calcul du module d’élasticité et d’autres paramètres.
ISO 178 – Équipement requis
Les essais conformes à la norme ISO 178 sont généralement réalisés sur des bancs d’essai, car les forces requises sont relativement faibles.
La machine d’essai doit pouvoir maintenir une vitesse constante comprise entre 1 et 500 mm/min, tout en respectant les tolérances spécifiées dans la norme.
Le dispositif de mesure de la force (cellule de charge) doit être conforme à la classe 1 de la norme ISO 7500-1 pour la gamme de force utilisée.
Il est donc essentiel que le laboratoire connaisse précisément les forces minimales et maximales à appliquer, afin de sélectionner un capteur de pesage adapté, tant en termes de capacité que de plage de vérification.
L’équipement pour l’essai de flexion trois points doit répondre aux conditions suivantes :
- Les deux supports latéraux doivent être parallèles avec une tolérance de ±0,2 mm sur la largeur de l’échantillon.
- La distance entre les supports (indiquée par « d ») doit être ajustée en fonction de la taille de l’échantillon.
- Les rayons de courbure des composants en contact avec l’échantillon doivent être :
- R1 (fléchisseur) : 5,0 mm ± 0,1 mm
- R2 (supports latéraux) :
- 2,0 mm ± 0,2 mm pour les échantillons dont l’épaisseur est <3 mm
- 5,0 mm ± 0,2 mm pour une épaisseur d’échantillon ≥ 3 mm
Ces paramètres garantissent l’uniformité de l’essai et la répétabilité des résultats obtenus sur des matériaux thermoplastiques rigides et semi-rigides.
ISO 178 – Spécimens d’essai
Les échantillons destinés à être soumis à un essai de flexion conformément à la norme ISO 178 peuvent être : usinés à partir de feuilles conformément à la norme ISO 2818, moulés par compression conformément à la norme ISO 293 ou ISO 295, ou moulés par injection conformément à la norme ISO 294-1 ou ISO 10724-1.
Les tailles d’échantillon préférées sont les suivantes :
- Longueur : 80 mm ± 2 mm
- Largeur : 10 mm ± 0,2 mm
- Épaisseur : 4 mm ± 0,2 mm
Si ces dimensions ne peuvent être respectées, la norme autorise l’utilisation d’autres largeurs proportionnelles à l’épaisseur de l’échantillon.
ISO 178 – Méthode d’essai
La distance entre les supports inférieurs (ouverture du dispositif à trois points) est configurée en fonction de l’épaisseur de l’échantillon, comme indiqué par la norme.
Les conditions environnementales de l’essai – par exemple, température élevée ou basse – doivent être déterminées en fonction du type de matériau testé et faire l’objet d’un accord entre le laboratoire et le client.
En l’absence de lignes directrices spécifiques, il est fait référence à la norme ISO 291 pour les conditions standard.
La norme ISO 178 définit deux façons d’effectuer le test :
- Méthode A : utilise une vitesse constante de la barre transversale pendant toute la durée de l’essai.
- Méthode B : elle comporte deux vitesses, une première pour déterminer le module d’élasticité, suivie d’une vitesse plus élevée pour compléter l’essai.
Après une phase de précharge, l’échantillon est soumis à une contrainte jusqu’à la rupture ou jusqu’à ce qu’une déformation en flexion de 5 % soit atteinte, selon ce qui se produit en premier.
Pendant toute la durée de l’essai, les données de charge et de déformation doivent être enregistrées avec une fréquence d’acquisition suffisante pour garantir la précision des résultats.
Il est fortement recommandé de définir une précharge adéquate : la force initiale appliquée à l’échantillon avant le début de l’essai a un impact direct sur la répétabilité et la fiabilité des calculs de déformation.
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