Essais de traction et de compression

Les essais de traction et de compression font partie des méthodes d'essais mécaniques les plus utilisées pour évaluer le comportement d'un matériau ou d'un composant sous des charges appliquées.

Lors d'un essai de traction, un échantillon est soumis à une force de traction jusqu'à ce qu'il atteigne un point défini, tel que la limite d'élasticité, la résistance ultime à la traction ou la rupture. Cet essai révèle des propriétés telles que la résistance à la traction, la rigidité, l'allongement et la ductilité. Dans un essai de compression, l'échantillon est soumis à une force de poussée, souvent pour déterminer la résistance à la compression, le comportement de déformation ou la performance de flambage.

Ces essais peuvent être réalisés en tant qu'essais statiques, où une charge constante est appliquée jusqu'à ce qu'un objectif ou un point de rupture soit atteint, ou en tant qu'essais dynamiques, où la charge varie dans le temps pour simuler les conditions opérationnelles. Les essais statiques sont souvent utilisés pour la caractérisation de base des matériaux et le contrôle de la qualité, tandis que les essais dynamiques ou de fatigue donnent un aperçu de la durabilité à long terme et des modes de défaillance.

Les systèmes d'essai électromécaniques, tels que le MultiTest-dV, sont largement utilisés pour les applications de traction et de compression. Ils associent une commande de moteur précise à des capteurs de mesure numériques, ce qui permet de réaliser des essais hautement répétables et de saisir des données détaillées sur les performances.

Systèmes électromécaniques et servohydrauliques

Deux technologies d'actionnement principales sont utilisées dans les essais de traction et de compression : les systèmes électromécaniques et les systèmes servohydrauliques.

Les systèmes électromécaniques utilisent des vis ou des actionneurs motorisés pour appliquer la force. Ils offrent une grande précision, une excellente répétabilité et un contrôle précis sur une large gamme de forces et de vitesses. Ils conviennent donc aux applications qui exigent une haute résolution de mesure, comme le contrôle d'assemblages délicats, de plastiques, d'élastomères et de petites pièces métalliques. Par exemple, la gamme MultiTest-dV offre un contrôle précis de la force à ±0,1 % de la charge indiquée, des réglages de vitesse flexibles de 0,1 mm/min à plus de 1000 mm/min, et une capture de données intégrée.

Les systèmes servohydrauliques utilisent un fluide hydraulique sous pression pour générer un mouvement. Ils sont capables de fournir des forces très élevées et sont couramment utilisés pour tester des composants structurels ou de grande taille dans des secteurs tels que l 'aérospatiale et l'automobile. Ils sont bien adaptés aux essais cycliques et de fatigue à grande vitesse, mais nécessitent davantage de maintenance et sont généralement moins efficaces sur le plan énergétique que les systèmes électromécaniques.

Essais statiques et essais de fatigue

Les essais statiques appliquent une charge ou un déplacement constant jusqu'à ce qu'un point de consigne ou une défaillance se produise. Cette méthode est essentielle pour déterminer des propriétés telles que la résistance à la traction, la limite d'élasticité et le module de compression.

Les essais de fatigue appliquent et retirent des charges de manière répétée afin de reproduire les contraintes qu'un composant subira en service. Cet essai est essentiel pour prédire la durée de vie d'un produit et identifier les points de défaillance potentiels. Les essais de fatigue à cycle élevé peuvent atteindre un million de cycles à des charges plus faibles, tandis que les essais de fatigue à cycle faible évaluent les performances sous des contraintes plus élevées et avec moins de cycles.

Un essai type comporte les étapes suivantes

• Préparation de l'échantillon - L'échantillon est préparé conformément à la norme applicable, avec des dimensions et une finition de surface contrôlées. Les matériaux couramment testés sont les métaux, les plastiques, les élastomères, les composites et les textiles.
• Montage dans le cadre d'essai - L'échantillon est fixé à l'aide de pinces ou de dispositifs de fixation appropriés qui empêchent tout glissement ou endommagement. Les essais de compression utilisent généralement des plateaux plats ou des gabarits de compression.
• Application de la force - La machine applique une charge contrôlée à une vitesse déterminée. Des cellules de charge mesurent la force appliquée et des extensomètres suivent l'allongement ou la compression.
• Contrôle de l'environnement - Les essais peuvent être réalisés à température ambiante ou dans des chambres pour simuler la chaleur, le froid ou l'humidité.
• Saisie et analyse des données - Les mesures sont enregistrées sous forme de courbes force-déplacement ou contrainte-déformation, révélant des paramètres tels que le module d'élasticité, la limite d'élasticité et la charge maximale avant rupture.

Les systèmes tels que le MultiTest-dV peuvent être associés à des capteurs de haute précision, notamment des cellules de charge VFG, AFG ou ELS. Les extensomètres capturent des mesures de déformation fines pour garantir des résultats précis et répétables.

Applications industrielles

Les essais de traction et de compression sont utilisés dans de nombreuses industries pour valider les performances de conception, assurer la qualité et répondre aux exigences réglementaires :

• Automobile - Évaluation des arbres de transmission, des boulons, des ressorts et des fixations pour garantir un fonctionnement sûr sous charge.
• Dispositifs médicaux - Mesure de la force du piston de la seringue, de l'élasticité de la tubulure et de la résistance à la traction des sutures conformément aux normes de sécurité.
• Emballage - Test des forces de poussée et d'arrachement pour les bouchons de bouteilles, les joints et les fermetures afin d'équilibrer la force d'étanchéité et la facilité d'ouverture.
• Aérospatiale et défense - Évaluation de l'intégrité structurelle des fixations, des supports et des composants composites dans des conditions extrêmes.

Assurance qualité et cycle de vie des produits

Lorsqu'ils sont appliqués dès le début du développement du produit, ces essais permettent de détecter les défauts des matériaux, de valider les conceptions et de simuler les conditions de service. En utilisant un logiciel de contrôle et d'analyse tel que VectorPro, les ingénieurs peuvent automatiser les séquences de test, rassembler des ensembles de données détaillées et générer des rapports prêts à être mis en conformité. Les données obtenues permettent d'améliorer les produits et de planifier la maintenance prédictive.

Mecmesin propose une gamme de systèmes pour les essais statiques et cycliques :

• Lesdynamomètres motorisés MultiTest-dV - Systèmes électromécaniques compacts pour le contrôle qualité et la recherche, offrant un contrôle précis de la vitesse, des sorties numériques et une compatibilité avec une grande variété de pinces et de fixations.
• Testeurs de matériaux à colonne unique OmniTest - Adaptés aux applications de force moyenne, ils offrent une plus grande capacité de charge et s'adaptent à une large gamme de types d'essais.
• Testeurs de matériaux à deux colonnes OmniTest - Conçus pour les essais à forte charge ou sur des composants de grande taille, ils offrent la stabilité et la capacité nécessaires pour les applications exigeantes.

Tous les systèmes prennent en charge des configurations d'essai personnalisées, des chambres environnementales et l'intégration d'extensomètres, de cellules de charge de haute précision et de logiciels d'analyse avancés.

Les essais de traction et de compression sont régis par des normes internationales qui garantissent la comparabilité et la conformité réglementaire :

• ISO 527 - Propriétés de traction des plastiques
• ISO 7500 - Vérification des systèmes de mesure de force des machines d'essai
• ASTM D638 - Propriétés de traction des plastiques
• ASTM E8 - Essais de traction des matériaux métalliques
• ASTM D695 - Propriétés de compression des plastiques rigides

Dans les secteurs réglementés tels que l'aérospatiale, l'automobile et les dispositifs médicaux, la conformité à ces normes est essentielle pour l'approbation des produits et l'assurance qualité.

Le choix de l'équipement d'essai de traction et de compression approprié dépend de facteurs tels que le type de matériau, la plage de force, la vitesse d'essai, les conditions environnementales et les normes applicables. L'équipe technique de Mecmesin peut vous conseiller sur la sélection de l'équipement le plus approprié et sur le développement de procédures d'essai pour garantir des résultats précis, répétables et conformes aux normes.