Lors des tests quotidiens, outre les paramètres de précision de l'équipement lui-même, avez-vous déjà pris en compte l'impact de la mesure de la taille de l'échantillon sur les résultats ? Cet article, s'appuyant sur des normes et des cas concrets, propose des pistes de réflexion pour la mesure dimensionnelle de matériaux courants.
1. Dans quelle mesure l'erreur de mesure de la taille de l'échantillon affecte-t-elle les résultats du test ?
Tout d'abord, quelle est l'ampleur de l'erreur relative causée par l'erreur ? Par exemple, pour une même erreur de 0,1 mm, pour une taille de 10 mm, l'erreur est de 1 %, et pour une taille de 1 mm, l'erreur est de 10 % ;
Deuxièmement, quelle est l'influence des dimensions sur le résultat ? Pour la formule de calcul de la résistance à la flexion, la largeur a un effet principal, tandis que l'épaisseur a un effet secondaire. À erreur relative égale, l'épaisseur a un impact plus important sur le résultat.
Par exemple, la largeur et l'épaisseur standard d'une éprouvette de flexion sont respectivement de 10 mm et 4 mm, et le module de flexion est de 8 956 MPa. Lorsque les dimensions réelles de l'échantillon sont saisies (largeur : 9,90 mm ; épaisseur : 3,90 mm), le module de flexion atteint 9 741 MPa, soit une augmentation de près de 9 %.
2. Quelles sont les performances des équipements de mesure de la taille des échantillons courants ?
Les instruments de mesure dimensionnelle les plus courants actuellement sont principalement les micromètres, les pieds à coulisse, les jauges d'épaisseur, etc.
La plage de mesure des micromètres ordinaires ne dépasse généralement pas 30 mm, leur résolution est de 1 µm et leur erreur de mesure maximale est d'environ ±(2 à 4) µm. La résolution des micromètres de haute précision peut atteindre 0,1 µm et leur erreur de mesure maximale est de ±0,5 µm.
Le micromètre possède une valeur de force de mesure constante intégrée, et chaque mesure permet d'obtenir un résultat de mesure dans des conditions de force de contact constante, ce qui convient à la mesure dimensionnelle des matériaux durs.
La plage de mesure d'un pied à coulisse classique ne dépasse généralement pas 300 mm, avec une résolution de 0,01 mm et une erreur d'indication maximale d'environ ±0,02 à 0,05 mm. Certains grands pieds à coulisse peuvent atteindre une plage de mesure de 1 000 mm, mais l'erreur augmente alors.
La force de serrage du pied à coulisse dépend de l'opérateur. Les mesures effectuées par une même personne sont généralement stables, mais peuvent varier d'une personne à l'autre. Cet outil convient à la mesure dimensionnelle des matériaux durs et de certains matériaux souples de grande taille.
La course, la précision et la résolution d'un comparateur d'épaisseur sont généralement similaires à celles d'un micromètre. Ces appareils exercent également une pression constante, mais celle-ci peut être ajustée en modifiant la charge appliquée. Ils sont généralement adaptés à la mesure de matériaux souples.
3. Comment choisir l'équipement de mesure de la taille de l'échantillon approprié ?
Le choix d'un équipement de mesure dimensionnelle repose essentiellement sur l'obtention de résultats représentatifs et hautement reproductibles. Il convient tout d'abord de considérer les paramètres fondamentaux : la plage de mesure et la précision. Par ailleurs, les équipements de mesure dimensionnelle couramment utilisés, tels que les micromètres et les pieds à coulisse, fonctionnent par contact. Pour certaines formes particulières ou des échantillons souples, il est également important de prendre en compte l'influence de la forme de la sonde et de la force de contact. De nombreuses normes définissent des exigences spécifiques pour les équipements de mesure dimensionnelle : la norme ISO 16012:2015 stipule que pour les cannelures moulées par injection, des micromètres ou des micromètres de mesure d'épaisseur peuvent être utilisés pour mesurer la largeur et l'épaisseur des pièces moulées ; pour les pièces usinées, des pieds à coulisse et des équipements de mesure sans contact peuvent également être utilisés. Pour des mesures dimensionnelles inférieures à 10 mm, la précision doit être de ±0,02 mm, et pour des mesures supérieures ou égales à 10 mm, la précision requise est de ±0,1 mm. La norme GB/T 6342 définit la méthode de mesure dimensionnelle des mousses plastiques et du caoutchouc. Pour certains échantillons, l'utilisation de micromètres et de pieds à coulisse est autorisée, mais strictement encadrée afin d'éviter toute contrainte excessive susceptible d'entraîner des mesures inexactes. De plus, pour les échantillons d'une épaisseur inférieure à 10 mm, la norme recommande également l'utilisation d'un micromètre, mais impose des exigences strictes concernant la contrainte de contact, qui est de 100 ± 10 Pa.
La norme GB/T 2941 spécifie la méthode de mesure dimensionnelle des échantillons de caoutchouc. Il convient de noter que pour les échantillons d'une épaisseur inférieure à 30 mm, la norme précise que la sonde doit être un embout de pression circulaire plat de 2 à 10 mm de diamètre. Pour les échantillons d'une dureté ≥ 35 IRHD, la charge appliquée est de 22 ± 5 kPa, et pour les échantillons d'une dureté inférieure à 35 IRHD, la charge appliquée est de 10 ± 2 kPa.
4. Quel équipement de mesure peut-on recommander pour certains matériaux courants ?
A. Pour les éprouvettes de traction en plastique, il est recommandé d'utiliser un micromètre pour mesurer la largeur et l'épaisseur ;
B. Pour les éprouvettes d’impact entaillées, un micromètre ou une jauge d’épaisseur avec une résolution de 1 μm peut être utilisé pour la mesure, mais le rayon de l’arc au bas de la sonde ne doit pas dépasser 0,10 mm ;
C. Pour les échantillons de film, il est recommandé d'utiliser un appareil de mesure d'épaisseur avec une résolution supérieure à 1 μm pour mesurer l'épaisseur ;
D. Pour les échantillons de traction en caoutchouc, il est recommandé d'utiliser une jauge d'épaisseur pour mesurer l'épaisseur, mais il convient de prêter attention à la zone de la sonde et à la charge ;
E. Pour les matériaux en mousse plus minces, il est recommandé d'utiliser un appareil de mesure d'épaisseur dédié.
5. Outre le choix de l'équipement, quelles autres considérations doivent être prises en compte lors de la mesure des dimensions ?
La position de mesure de certains échantillons doit être considérée comme représentative de la taille réelle de l'échantillon.
Par exemple, pour les cannelures courbes moulées par injection, il y aura un angle de dépouille d'au plus 1° du côté de la cannelure, de sorte que l'erreur entre les valeurs de largeur maximale et minimale peut atteindre 0,14 mm.
De plus, les éprouvettes moulées par injection subissent un retrait thermique, ce qui entraîne une différence importante entre les mesures effectuées au centre et en bordure de l'éprouvette. C'est pourquoi les normes applicables précisent également la position de mesure. Par exemple, la norme ISO 178 exige que la mesure de la largeur de l'éprouvette soit effectuée à ±0,5 mm de l'axe médian de l'épaisseur, et que la mesure de l'épaisseur soit effectuée à ±3,25 mm de l'axe médian de la largeur.
Outre la nécessité de s'assurer que les dimensions sont mesurées correctement, il convient également de veiller à éviter les erreurs dues à des erreurs de saisie humaine.
Date de publication : 25 octobre 2024