Qu'est-ce que Charpy ?
L'essai de choc Charpy est un essai dynamique dans lequel l'énergie absorbée lors de la fracture d'une éprouvette entaillée en V ou en U par un marteau pendulaire est mesurée. Il montre la ténacité du matériau sous chargement soudain et son comportement de transition fragile à ductile.
Objectif de Charpy
L'objectif est de déterminer numériquement la résistance du matériau aux charges d'impact et d'évaluer le risque de rupture fragile, en particulier à basse température.
À quels produits Charpy s'applique-t-il ?
- Aciers de construction
- Joints soudés et zone affectée par la chaleur
- Matériaux pour appareils sous pression
- Aciers pour pipelines
- Pièces moulées et pièces forgées
Dans quels secteurs Charpy est-il utilisé ?
Normes relatives à Charpy
- ISO 148-1
- ASTM E23
- EN 10045
Conditions de Charpy
- Coupe transversale de l'échantillon
- 10 mm × 10 mm (standard) ; une correction est appliquée pour les spécimens de taille inférieure
- Type d'encoche
- Encoche en V (profondeur 2 mm, 45°) ou encoche en U
- Température d'essai
- Température ambiante ou basse température selon les spécifications (par exemple −20 °C, −40 °C)
- Durée de support
- 40 millimètres
Équipement pour Charpy
- Machine d'essais de choc pendulaire (Charpy)
- Machine à brocher les encoches
- Bain à basse température
- Système de mesure de température
Exigences d'échantillon pour Charpy
- Éprouvette standard 10 × 10 × 55 mm
- Généralement trois spécimens par ensemble
- L'orientation et l'emplacement de l'encoche sont déterminés selon les spécifications
- Pour les éprouvettes de soudure, l'emplacement de l'encoche (métal soudé, HAZ) doit être spécifié en plus.
Durée de Charpy
Le test lui-même prend quelques minutes par échantillon. Si une basse température est requise, un temps de conditionnement est ajouté ; le total typique pour un ensemble est d'une demi-journée de travail.
Procédure de Charpy
- 1Les spécimens sont préparés à la taille et à l'encoche définies dans la norme.
- 2Si nécessaire, les échantillons sont conditionnés à la température d’essai.
- 3L'éprouvette est posée sur les supports de manière à ce que l'encoche soit sur la face opposée à l'impact du marteau.
- 4Le pendule est relâché et l'énergie absorbée est lue.
- 5La surface de fracture est examinée ; le rapport ductile/fragile et l'expansion latérale sont enregistrés.
Critères d'acceptation de Charpy
Le critère d'acceptation est donné dans la norme de matériau ou de produit ; elle est généralement définie comme une énergie moyenne minimale à une température spécifiée, avec une limite inférieure pour un seul échantillon.
Évaluation des résultats
La moyenne définie et les valeurs individuelles sont évaluées ensemble. L’aspect de la surface de fracture et l’expansion latérale donnent des informations supplémentaires sur la transition fragile-ductile.
Rapport de Charpy
- Norme appliquée et révision
- Taille de l'échantillon, type d'encoche et emplacement
- Température d'essai
- Énergie absorbée pour chaque échantillon et moyenne définie
- Évaluation de la surface de fracture
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
- Normes sur les appareils sous pression et les produits en acier de construction
- Exigences de qualification en matière de procédure de soudage
Essais plastiques — Que couvre ce domaine d'essai ?
La section ci-dessous décrit le domaine auquel appartient l'essai 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 sur plastiques déterminent le comportement mécanique, thermique et à la combustion d'un matériau polymère. Contrairement aux métaux, les plastiques sont VISCOÉLASTIQUES : leur comportement dépend de la vitesse de chargement, de la température et de l'humidité. Le même matériau donne donc des résultats différents selon les conditions, et les conditions d'essai font partie intégrante du résultat.
La conséquence pratique de la viscoélasticité est la suivante : une pièce en plastique continue de se déformer avec le temps sous une charge constante (fluage), et la contrainte qu'elle supporte à déformation constante diminue avec le temps (relaxation des contraintes). Un assemblage vissé se desserre, un collier perd sa force de serrage, une étagère s'affaisse avec le temps. Un essai de traction de courte durée ne montre pas ce comportement ; un essai de longue durée ou un modèle accéléré est nécessaire.
Le comportement thermique est le deuxième axe principal. L'indice de fluidité à chaud indique l'aptitude à la mise en œuvre du matériau et la constance d'un lot à l'autre ; la température de fléchissement sous charge et le point de ramollissement Vicat donnent une limite approximative de la température de service. L'analyse thermique (DSC, ATG, DMA) révèle l'identité du matériau : température de transition vitreuse, comportement de fusion, cristallinité, taux de charge et température de décomposition.
Le comportement à la combustion est le troisième axe et se rattache directement aux normes produits. La classe UL 94 et l'indice limite d'oxygène sont inscrits dans la fiche technique du matériau ; une classe particulière est exigée pour le boîtier d'un appareil électrique, tandis qu'un système de classification différent s'applique à un produit de construction.
Le vieillissement est la partie du domaine le plus souvent négligée. Les plastiques se dégradent sous l'effet des UV, de la chaleur, de l'humidité et de l'oxygène : la couleur change, la surface se fissure, la résistance au choc diminue. Pour une pièce destinée à un usage extérieur, ce qui compte n'est pas ses valeurs du premier jour mais ses valeurs après vieillissement. Les enceintes à arc au xénon et à UV fluorescent accélèrent cette dégradation et permettent la comparaison.
Le résultat de cette famille est généralement inscrit dans la fiche technique du matériau, et les normes produits font référence à cette fiche. Mais il peut y avoir une différence entre la valeur de la fiche technique et le comportement de la pièce réelle : l'orientation formée pendant le moulage, les lignes de soudure et les contraintes internes font que la pièce se comporte différemment de l'éprouvette.
L'utilisation de contenu recyclé a ajouté une nouvelle question au domaine. La résine recyclée varie d'un lot à l'autre ; les propriétés mécaniques, la couleur et le comportement à la combustion peuvent varier entre les lots. Pour un fabricant utilisant du matériau recyclé, le contrôle des matières entrantes n'est donc pas un choix mais une nécessité.
Groupes de méthodes dans ce domaine
Mécanique
Traction, compression, flexion, choc Charpy et Izod, dureté (Shore), fluage et fissuration sous contrainte environnementale.
Thermique
Indice de fluidité à chaud (MFI), température de fléchissement sous charge (HDT), température de ramollissement Vicat, dilatation thermique linéaire.
Analyse thermique
Températures de transition et cristallinité par DSC, composition et décomposition par ATG, comportement mécanique dynamique par DMA.
Combustion
Classification UL 94, indice limite d'oxygène (LOI), essais au fil incandescent et à la flamme aiguille.
Vieillissement
Vieillissement accéléré par arc au xénon et UV fluorescent, vieillissement à l'air chaud, humidité et condensation.
Physique
Densité, absorption d'eau, teneur en cendres, perméabilité aux gaz et à la vapeur d'eau des films et feuilles.
Confusions fréquentes dans ce domaine
- Un résultat sur plastique sans vitesse et température d'essai indiquées ne peut pas être interprété ; le comportement viscoélastique dépend de ces paramètres.
- Le résultat d'une éprouvette ne se transpose pas directement à la pièce réelle ; l'orientation de moulage et les lignes de soudure sont déterminantes.
- Les valeurs HDT et Vicat ne sont PAS des températures de service ; elles donnent une indication approximative d'une limite supérieure et ne s'appliquent pas sous charge.
- La classe UL 94 dépend de l'épaisseur ; une épaisseur de paroi différente nécessite une nouvelle vérification.
- Pour les polymères absorbant l'humidité (comme le polyamide), les résultats sont trompeurs si un conditionnement n'est pas effectué.
- Les résultats ASTM D638 et ISO 527 ne sont pas directement équivalents ; les géométries des spécimens et les définitions de taux diffèrent.
Quelles décisions ces résultats étayent
- Sélection des matériaux et approbation des fournisseurs
- Satisfaire aux exigences d'inflammabilité et thermiques de la norme produit
- Vérification de l'utilisation de contenu recyclé et contrôle des lots
- Contrôle du procédé de moulage et cohérence des lots
- Démonstration de la résistance au vieillissement pour un usage extérieur
Tests associés
Questions fréquentes sur Charpy
Quelle est la différence entre Charpy et Izod ?
Les deux sont des tests d’impact pendulaire. Chez Charpy, l'éprouvette est horizontale et appuyée en deux points, l'impact frappant à l'opposé de l'entaille ; Dans Izod, l'éprouvette est serrée verticalement en porte-à-faux et l'impact est appliqué du côté de l'entaille. Les résultats ne peuvent pas être convertis entre les deux.
Combien de spécimens sont nécessaires ?
Un jeu de trois échantillons par température est généralement requis. Si une courbe de transition-température doit être produite, des réglages à plusieurs températures sont nécessaires.