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L'essai de traction, composante essentielle des tests de propriétés mécaniques des matériaux, joue un rôle important dans la production industrielle, la recherche et le développement de matériaux, etc. Cependant, certaines erreurs courantes peuvent considérablement affecter la précision des résultats. Avez-vous remarqué ces détails ?

1. Le capteur de force ne répond pas aux exigences de test :

Le capteur de force est un élément clé des essais de traction, et son choix est crucial. Parmi les erreurs fréquentes, on peut citer : l’absence d’étalonnage du capteur, l’utilisation d’un capteur dont la plage de mesure est inadaptée et le vieillissement prématuré du capteur, pouvant entraîner une défaillance.

Solution:

Les facteurs suivants doivent être pris en compte lors du choix du capteur de force le plus adapté à l'échantillon :

1. Portée du capteur de force :
Déterminez la plage de mesure du capteur de force requise en fonction des valeurs de force maximales et minimales attendues pour votre échantillon. Par exemple, pour des échantillons en plastique, si la résistance à la traction et le module d'Young doivent être mesurés, il est nécessaire de prendre en compte l'ensemble des plages de mesure de ces deux paramètres afin de sélectionner le capteur de force approprié.

2. Précision et plage de précision :

Les niveaux de précision courants des capteurs de force sont de 0,5 et 1. Par exemple, une précision de 0,5 signifie généralement que l'erreur maximale admissible par le système de mesure est de ±0,5 % de la valeur indiquée, et non de ±0,5 % de la pleine échelle. Il est important de faire cette distinction.

Par exemple, pour un capteur de force de 100 N, lors de la mesure d'une valeur de force de 1 N, ±0,5 % de la valeur indiquée correspond à une erreur de ±0,005 N, tandis que ±0,5 % de la pleine échelle correspond à une erreur de ±0,5 N.
La précision n'est pas garantie sur toute la plage de mesure. Il existe nécessairement une limite inférieure, qui dépend de la plage de précision.
Prenons comme exemple différents systèmes de test : les capteurs de force des séries UP2001 et UP-2003 peuvent atteindre une précision de niveau 0,5 de la pleine échelle à 1/1000 de la pleine échelle.

Le dispositif n'est pas adapté ou son fonctionnement est incorrect :
Le dispositif de fixation assure la liaison entre le capteur de force et l'éprouvette. Son choix influe directement sur la précision et la fiabilité de l'essai de traction. Lors de l'essai, les principaux problèmes liés à l'utilisation d'un dispositif inadapté ou à une mauvaise manipulation sont le glissement ou la rupture des mâchoires.

Glissement:

Le glissement le plus évident de l'éprouvette se manifeste par son retrait du dispositif de fixation ou par une fluctuation anormale de la force exercée sur la courbe. On peut également le constater en traçant un repère près du point de serrage avant l'essai : si ce repère est trop éloigné de la surface de serrage ou s'il présente une trace de frottement sur le repère de serrage de l'éprouvette, ce repère peut être difficile à identifier.

Solution:

En cas de glissement, vérifiez d'abord si la pince manuelle est bien serrée lors du serrage de l'échantillon, si la pression d'air de la pince pneumatique est suffisante et si la longueur de serrage de l'échantillon est suffisante.
Si le fonctionnement ne présente aucun problème, il convient de vérifier si le type de bride ou la surface de serrage choisie est approprié. Par exemple, les plaques métalliques doivent être testées avec des brides à surface dentelée plutôt qu'à surface lisse, et le caoutchouc, sujet à une forte déformation, doit être soumis à l'utilisation de brides autobloquantes ou pneumatiques plutôt que de brides à pression manuelle.

Briser les mâchoires :
Solution:

Comme son nom l'indique, la rupture des mâchoires de l'éprouvette se produit au point de serrage. À l'instar du glissement, il convient de vérifier si la pression de serrage exercée sur l'éprouvette est excessive, si la surface de serrage ou des mâchoires est appropriée, etc.
Par exemple, lors d'un essai de traction sur une corde, une pression d'air excessive peut entraîner la rupture de l'échantillon au niveau des mâchoires, ce qui se traduit par une faible résistance et un faible allongement ; pour les essais sur films, il convient d'utiliser des mâchoires revêtues de caoutchouc ou des mâchoires à contact métallique plutôt que des mâchoires dentelées afin d'éviter d'endommager l'échantillon et de provoquer une rupture prématurée du film.

3. Mauvais alignement de la chaîne de charge :

L'alignement de la chaîne de charge se définit simplement par la rectitude des axes du capteur de force, du dispositif de fixation, de l'adaptateur et de l'éprouvette. Lors d'un essai de traction, un mauvais alignement de la chaîne de charge entraîne une force de déformation supplémentaire sur l'éprouvette pendant la mise en charge, ce qui génère une force non uniforme et affecte la fiabilité des résultats.

Solution:

Avant le début de l'essai, il convient de vérifier et d'ajuster le centrage de la chaîne de charge, à l'exception de l'éprouvette. Lors de chaque serrage de l'éprouvette, il faut veiller à la cohérence entre son centre géométrique et l'axe de chargement de la chaîne. Il est possible d'opter pour une largeur de serrage proche de celle de l'éprouvette, ou d'installer un dispositif de centrage pour faciliter le positionnement et améliorer la répétabilité du serrage.

4. Sélection et utilisation incorrectes des sources de contrainte :

Lors des essais de traction, les matériaux se déforment. Les erreurs courantes de mesure de la déformation comprennent un choix incorrect de la source de mesure, un choix inapproprié de l'extensomètre, une installation incorrecte de l'extensomètre, un étalonnage imprécis, etc.

Solution:

Le choix de la source de contrainte repose sur la géométrie de l'échantillon, l'amplitude de la déformation et les résultats d'essais requis.
Par exemple, pour mesurer le module d'élasticité des plastiques et des métaux, la méthode de mesure du déplacement d'une poutre donnera une valeur sous-estimée. Il est alors nécessaire de prendre en compte la longueur de la zone de mesure et la course requise pour choisir un extensomètre adapté.

Pour les longues bandes de papier aluminium, les cordes et autres échantillons, le déplacement de la poutre permet de mesurer leur allongement. Que l'on utilise une poutre ou un extensomètre, il est essentiel de vérifier que le bâti et l'extensomètre sont correctement calibrés avant de réaliser un essai de traction.

Parallèlement, assurez-vous que l'extensomètre est correctement installé. Il ne doit être ni trop lâche, ce qui risquerait de le faire glisser pendant l'essai, ni trop serré, ce qui pourrait entraîner la rupture de l'échantillon au niveau de la lame de l'extensomètre.

5. Fréquence d'échantillonnage inappropriée :

La fréquence d'échantillonnage des données est souvent négligée. Une fréquence trop faible peut entraîner la perte de données d'essai essentielles et affecter la fiabilité des résultats. Par exemple, si la force maximale réelle n'est pas enregistrée, la valeur de force maximale sera sous-estimée. À l'inverse, une fréquence d'échantillonnage trop élevée provoque un suréchantillonnage et donc une redondance des données.

Solution:

Choisissez la fréquence d'échantillonnage appropriée en fonction des exigences du test et des propriétés du matériau. En règle générale, on utilise une fréquence d'échantillonnage de 50 Hz. Cependant, pour les valeurs évoluant rapidement, il est recommandé d'utiliser une fréquence d'échantillonnage plus élevée.

6. Erreurs de mesure dimensionnelle :

Les erreurs de mesure dimensionnelle comprennent les erreurs de mesure de la taille réelle de l'échantillon, les erreurs de position de mesure, les erreurs d'outil de mesure et les erreurs de saisie des dimensions.

Solution:

Lors des essais, il ne faut pas utiliser directement la taille standard de l'éprouvette, mais effectuer une mesure réelle, sinon la contrainte risque d'être trop faible ou trop élevée.

Différents types d'échantillons et différentes gammes de tailles nécessitent des pressions de contact et une précision différentes de l'appareil de mesure dimensionnelle.

Il est souvent nécessaire de mesurer les dimensions d'un échantillon à plusieurs endroits afin d'en calculer la moyenne ou la valeur minimale. Il convient d'accorder une attention particulière à l'enregistrement, au calcul et à la saisie des données pour éviter les erreurs. L'utilisation d'un appareil de mesure dimensionnelle automatique est recommandée : les dimensions mesurées sont automatiquement intégrées au logiciel et analysées statistiquement, ce qui permet d'éviter les erreurs de manipulation et d'améliorer l'efficacité des tests.

7. Erreur de paramétrage logiciel :

Le bon fonctionnement du matériel ne garantit pas l'exactitude du résultat final. Les normes applicables aux différents matériaux comportent des définitions précises et des instructions d'essai concernant les résultats obtenus.

Les paramètres du logiciel doivent être basés sur ces définitions et instructions de processus de test, tels que le préchargement, la fréquence de test, la sélection du type de calcul et les paramètres spécifiques.

Outre les erreurs courantes mentionnées ci-dessus liées au système de test, la préparation des échantillons, l'environnement de test, etc., ont également un impact important sur les essais de traction et doivent faire l'objet d'une attention particulière.