Qu'est-ce que Choc Charpy ?
Dans l'essai Charpy, une éprouvette entaillée est placée horizontalement sur deux supports et frappée par un marteau pendulaire depuis la face opposée à l'encoche. L'énergie perdue par le pendule est l'énergie absorbée lors de la fracture de l'échantillon, lue en joules. L'éprouvette est horizontale et soutenue aux deux extrémités — c'est ce qui la distingue du test Izod.
Objectif de Choc Charpy
L'objectif est d'évaluer le comportement à la rupture et la ductilité du matériau sous chargement soudain. Lorsqu'elle est répétée à différentes températures, la plage de températures dans laquelle le matériau passe à un comportement fragile est déterminée ; c'est une information déterminante pour les aciers destinés aux climats froids.
À quels produits Choc Charpy s'applique-t-il ?
- Aciers de construction et aciers pour appareils sous pression
- Échantillons de soudures et de zones affectées par la chaleur
- Aciers pour pipelines
- Pièces moulées et pièces forgées
- Composants structurels fonctionnant à basse température
Dans quels secteurs Choc Charpy est-il utilisé ?
Normes relatives à Choc Charpy
- ISO 148-1 (matériaux métalliques — Essai de choc pendulaire Charpy)
- ASTM E23 (essai d'impact à barre crantée de matériaux métalliques)
- EN 10045 (remplacée par ISO 148-1 ; toujours référencée dans les anciennes spécifications)
- ISO 179-1 (Impact Charpy pour les plastiques)
Conditions de Choc Charpy
- Spécimen
- Barre de section transversale standard ; Encoche en V ou en U
- Type d'encoche
- Indiqué dans le cahier des charges ; L'encoche en V est courante pour les matériaux métalliques
- Température d'essai
- Du cahier des charges ; l'échantillon est conditionné si une basse température est requise
- Grandeurs mesurées
- Énergie absorbée (J), expansion latérale, pourcentage de fracture ductile sur la surface de fracture
Équipement pour Choc Charpy
- Machine à percussion pendulaire Charpy avec marteau calibré
- Encocheuse d'échantillons et projecteur de contrôle d'entaille
- Bain conditionné basse température et thermomètre
- Pince de transfert d'échantillons (limitant la perte de température)
- Configuration d'examen de la surface d'une fracture
Exigences d'échantillon pour Choc Charpy
- L'éprouvette doit être usinée aux dimensions standards et la géométrie de l'entaille vérifiée.
- L'emplacement et l'orientation de l'échantillonnage (longitudinal/transversal) sont choisis selon la norme matérielle.
- Des ensembles de trois échantillons sont généralement testés.
- Lors du test à basse température, l'éprouvette doit être brisée dans le délai défini après le transfert.
- Pour les éprouvettes soudées, l'emplacement de l'entaille (soudure, ZAT, métal de base) doit être indiqué.
Durée de Choc Charpy
Une seule pause prend quelques secondes. La durée totale dépend de l'usinage de l'éprouvette, de l'entaillage et du conditionnement à basse température ; si une courbe de transition est requise, les ensembles sont testés à de nombreuses températures.
Procédure de Choc Charpy
- 1Les éprouvettes sont usinées aux dimensions standards et entaillées.
- 2La géométrie de l'encoche est vérifiée.
- 3L'échantillon est conditionné si une température d'essai est requise.
- 4L'éprouvette est placée sur les supports avec l'encoche tournée vers le percuteur.
- 5Le pendule est libéré et l'échantillon est brisé.
- 6L'énergie absorbée est lue ; l'expansion latérale et la surface de fracture sont évaluées.
- 7Les valeurs moyennes et individuelles définies sont signalées.
Critères d'acceptation de Choc Charpy
La norme de méthode définit la manière dont le test est effectué, et non le résultat. La limite d'acceptation provient de la norme matériau, de la spécification du produit ou du dessin technique du client ; cette page ne donne donc aucune limite numérique.
Évaluation des résultats
L'évaluation est généralement basée sur la moyenne établie et sur une limite inférieure pour un seul spécimen ; les deux sont définis dans la norme matérielle. Le rapport ductile/fragile sur la surface de fracture et l'expansion latérale sont des informations supplémentaires appuyant la valeur énergétique.
Rapport de Choc Charpy
- Identification de l'échantillon, type de matériau et numéro de coulée/lot, le cas échéant
- Géométrie de l'échantillon, dimensions et méthode de préparation
- Conditions standards et d’essai appliquées
- Température de test et conditions ambiantes
- Valeurs mesurées et grandeurs calculées
- Photographies de la surface de la fracture ou de l'indentation (le cas échéant)
- Incertitude de mesure (si demandé)
- Une déclaration selon laquelle le résultat s'applique uniquement au spécimen soumis pour test
Accréditation
EUROLAB détient une accréditation internationalement reconnue obtenue auprès des organismes d'accréditation parties aux accords de reconnaissance multilatérale de l'IAF et de l'ILAC, selon ISO/IEC 17025 pour les tests en laboratoire, ISO/IEC 17020 pour l'inspection et la surveillance, et ISO/IEC 17021-1 et ISO/IEC 17065 pour la certification des systèmes et des produits. Cette chaîne garantit que les rapports et certificats délivrés sont acceptés dans le monde entier.
La possibilité de proposer ce test dans le cadre d'une accréditation dépend de votre produit et de la norme appliquée ; l'accréditation étant méthodologique, le périmètre est confirmé par écrit au stade du devis.
Portée et autorisationsRèglements connexes
- EN 10204 (documents de contrôle des produits métalliques)
- Règlement UE 305/2011 sur les produits de construction (pour les produits utilisés dans la construction)
- Des normes harmonisées appliquées selon la famille de produits
Mekanik Testler — Que couvre ce domaine d'essai ?
La section ci-dessous décrit le domaine auquel appartient l'essai Choc Charpy ; les conditions et critères d'acceptation de cet essai figurent dans les sections ci-dessus. Le périmètre propre à votre produit est confirmé par écrit au stade du devis.
Les essais mécaniques mesurent le comportement d'un matériau ou d'une pièce sous force. La famille va de la charge statique (traction, compression, flexion) au comportement dépendant du temps (fatigue, fluage), en passant par la dureté et l'usure jusqu'à la ténacité à la rupture.
Le point commun de ces essais est que le résultat est rapporté comme une PROPRIÉTÉ DE MATÉRIAU. La limite d'élasticité ou la dureté ne sont pas une décision de conformité ; ce sont des données numériques auxquelles la conception et la norme produit se compareront. Les rapports d'essais mécaniques constituent donc généralement une donnée d'entrée pour une décision d'ingénierie plutôt que pour un agrément produit — choix du matériau, coefficient de sécurité, prévision de durée de vie.
La distinction entre comportement statique et dynamique est la clé pour comprendre ce domaine. Une pièce peut sembler totalement non sollicitée sous charge statique et pourtant se rompre sous chargement répété ; la rupture par fatigue survient à des contraintes bien inférieures à la limite d'élasticité et ne donne aucun avertissement. Pour les pièces tournantes, vibrantes ou soumises à un chargement cyclique, un essai de traction seul n'est donc pas une preuve suffisante.
Les conditions d'essai déterminent le résultat, ce qui est essentiel pour la lisibilité du rapport : géométrie de l'éprouvette, vitesse de chargement, température, conditionnement et dispositif de serrage. Le même matériau donne des valeurs différentes selon les conditions. Dans les plastiques, l'effet de vitesse est très marqué, dans les métaux l'effet de température ; dans les composites, l'orientation de l'éprouvette change entièrement le résultat.
La dureté est la mesure la plus mal utilisée dans ce domaine. Étant rapide, proche du non destructif et peu coûteuse, elle est souvent utilisée à la place de la résistance. Des tables de conversion dureté-résistance existent, mais elles sont APPROXIMATIVES et dépendent du groupe de matériaux ; les utiliser comme seule preuve dans l'acceptation des matériaux est une erreur.
Le volet de la mécanique de la rupture exige une compétence spécifique. Les mesures de ténacité à la rupture et de vitesse de propagation des fissures de fatigue permettent de calculer combien de temps durera une structure fissurée ; elles sont la base de la conception tolérante aux dommages dans des domaines tels que les équipements sous pression, les structures aéronautiques et les pipelines.
Groupes de méthodes dans ce domaine
Essais statiques
Traction, compression, flexion, cisaillement et torsion. On obtient la limite d'élasticité et la résistance à la traction, l'allongement et le module d'élasticité.
Essais de choc
Choc entaillé Charpy et Izod ; le comportement de transition ductile-fragile du matériau est déterminé en fonction de la température.
Dureté
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore et microdureté. Utile pour la profondeur de traitement de surface et les différences locales de résistance.
Fatigue
Fatigue axiale contrôlée en force et en déformation, fatigue en flexion ; courbes S-N et limite d'endurance.
Fluage et relaxation des contraintes
Comportement sous charge à long terme à haute température ; déterminant pour les matériaux de chaudières, turbines et équipements sous pression.
Mécanique de la rupture
Ténacité à la rupture en déformation plane, intégrale J, CTOD et vitesse de propagation des fissures de fatigue.
Usure et frottement
Abrasion Taber et tambour rotatif, mesures du coefficient de frottement.
Confusions fréquentes dans ce domaine
- Calculer la résistance à partir de la dureté est approximatif ; cela ne peut être utilisé comme seule preuve dans l'acceptation des matériaux.
- Une résistance statique suffisante ne démontre pas la résistance à la fatigue ; une pièce soumise à charge cyclique nécessite un essai distinct.
- Si la vitesse et la température d'essai ne sont pas indiquées, le résultat n'est pas comparable — en particulier pour les polymères et les composites.
- Une éprouvette d'essai et la pièce réelle peuvent ne pas donner la même valeur ; l'orientation de moulage, les lignes de soudure et les différences de traitement de surface ont toutes un effet.
- Une valeur de résistance donnée pour un composite sans préciser l'orientation de l'éprouvette n'a pas de sens.
- Les équivalents ASTM et ISO mesurent la même grandeur mais utilisent des géométries d'éprouvette différentes ; les résultats ne sont pas considérés comme directement équivalents.
Quelles décisions ces résultats étayent
- Vérification de conception et sélection des matériaux
- Contrôle des matières entrantes et agrément fournisseur
- Satisfaction des exigences mécaniques de la norme produit
- Analyse de défaillance, prédiction de durée de vie et calcul de tolérance aux dommages
- Vérification des procédés de traitement thermique et de surface
Tests associés
Questions fréquentes sur Choc Charpy
En quoi Charpy diffère-t-il d’Izod ?
Chez Charpy, l'éprouvette est horizontale et appuyée aux deux extrémités, et l'impact vient de la face opposée à l'entaille. En Izod, l'éprouvette est verticale, serrée à une extrémité, et l'impact est appliqué du côté de l'entaille. Les résultats ne peuvent pas être convertis entre les deux.
Pourquoi est-ce fait à basse température ?
De nombreux aciers passent de ductile à fragile à mesure que la température baisse. La spécification exige de respecter une valeur énergétique spécifique à la température la plus basse à laquelle le produit sera utilisé ; le test est effectué à cette température.