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LES ESSAIS DE LABORATOIRE
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Niveau : Baccalauréat Professionnel Plasturgie
Date : 2010
Durée : 6 heures
Condition : Classe entière
Salle : Salle de cours et Laboratoire
Ressources : Ordinateur portable, Vidéoprojecteur et accès Internet
Pré-requis : Aucun
Savoirs associés :
S1-3-3 : Propriétés mécaniques
Comportement mécanique
� En traction ;
� En résilience ;
� En compression;
� En Duretés shore.
Etude des différents types de comportements mécaniques :
� Rigide ;
� Elastique ;
� Viscoélastique ;
� …
A amener de façon expérimentale pour analyse des résultats.
Citer les différents comportements et donner le principe des essais.
S1-3-4 : Autres Propriétés Essais physiques
Masse volumique Masse volumique apparente NF.EN ISO 60.
Ces caractéristiques ci-dessous sont à démontrer en priorité lors d'une mise en œuvre à l'atelier. Donner le but et le principe de l'essai. Exploiter les résultats.
Autres essais Couleurs et propriétés d'aspect.
Vérifier la notion de couleur (Lab), état de surface,...
Taux de charge. NF EN ISO 1172
Les caractéristiques sont à mettre en évidence en priorité lors d'une mise en œuvre à l'atelier. Donner le but et le principe de l'essai. Exploiter les résultats.
Classement au feu. Connaitre les différents classements au feu. Essais spécifiques aux Résines TD et composites
Taux de fibre NF.T.57.102 Temps de gel NF EN ISO 2535. Dureté Barcol NF T 57-106.
De façon expérimentale pour analyse des résultats.
Donner le but et le principe de l'essai.
Exploiter les résultats.
Evaluation : En fin de séquence
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SOMMAIRE
Essai de traction ................................................................................................. 3
Indice de fluidité ................................................................................................ 8
Essai de résilience ............................................................................................ 11
Taux de charges ...................................................................................................
Masse volumique apparente ................................................................................
DSC .......................................................................................................................
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L’essai de traction
• Principe
L´éprouvette est allongée le long de son axe principal à une vitesse constante jusqu´à
sa rupture ou jusqu´à ce que la contrainte (charge) ou la déformation (allongement) ait
atteint une valeur prédéterminée.
La charge supportée par l´éprouvette et son allongement sont mesurés pendant l´essai.
• La machine de traction
• La machine d´essai de traction doit être capable de maintenir les vitesses d´essai
selon des tolérances précises.
• Les mors maintenant les éprouvettes doivent être fixées à la machine de façon que
l´axe de l´éprouvette
• coïncide avec la direction de la ligne centrale de traction de l´ensemble du système
de serrage. Ceci peut être obtenu, par exemple, en utilisant des ergots de centrage
dans les mors. L´éprouvette doit être maintenue de façon que tout glissement par
rapport aux mors soit évité.
• L´indicateur de force doit posséder un mécanisme capable d´indiquer la force de
traction totale supportée par l´éprouvette lorsqu´elle est tenue par les mors.
• L´extensomètre doit être capable de déterminer la variation relative de la longueur
de référence de l´éprouvette à chaque instant de l´essai.
Mors Pupitre de
commande
Eprouvette
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• Eprouvettes type
• Courbes obtenues suite aux essais
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Courbes obtenues suite aux essais
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• Définitions des valeurs
Longueur de référence Lo
Distance initiale entre les repères sur la partie centrale de l´éprouvette, voir figure de
l’éprouvette de la page précédente.
Elle est exprimée en millimètres (mm).
Vitesse d´essai V
Vitesse de séparation des mors de la machine d´essai pendant l´essai.
Elle est exprimée en millimètres par minute (mm/min).
Contrainte en traction σ (sigma)
Force de traction par unité de surface de la section transversale initiale de la longueur de
référence, supportée par l´éprouvette à chaque instant de l´essai.
Elle est exprimée en mégapascals (MPa).
Contrainte au seuil d´écoulement; contrainte d´écoulement σy
Première contrainte pour laquelle un accroissement de la déformation se produit sans un
accroissement de la contrainte.
Elle est exprimée en mégapascals (MPa). Elle peut être inférieure à la valeur maximale de la
contrainte atteinte (voir figure précédentes, courbes b et c).
Déformation ε
Accroissement de la longueur par unité de longueur initiale de la longueur de référence. Elle
est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
Elle est utilisée pour des déformations jusqu´au point d´écoulement et au-delà du point
d´écoulement.
Déformation en traction au seuil d´écoulement εy
Déformation en traction correspondant à la contrainte d´écoulement (figure précédente,
courbes b et c).
Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
Module d´élasticité en traction; module de Young Et
Rapport de la différence de contrainte à la différence des valeurs de déformation.
Il est exprimé en mégapascals (MPa).
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• Calculs Contraintes
σσ ==��
����
σ : Valeur de la contrainte en traction (MPa)
F : Force mesurée (N)
S0 : Aire de la section de l’éprouvette
Déformation
εε ==∆∆LL
LL
ε : Valeur de déformation (taux ou %)
ΔL : Accroissement de la longueur des éprouvettes (mm)
L0 : Longueur de référence de l’éprouvette (mm) Module d’élasticité – Module d’Young
==σσ
εε
E : Module d’Young – Module d’élasticité (MPa)
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• Exemple Voici la courbe de traction obtenu
• Lexique Se : appelé seuil d'écoulement sépare la zone à comportement élastique aux faibles
allongements de la zone d'écoulement plastique pour des allongements plus élevés.
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Voici la courbe de traction obtenue après essai sur une éprouvette en PETP
appelé seuil d'écoulement sépare la zone à comportement élastique aux faibles
allongements de la zone d'écoulement plastique pour des allongements plus élevés.
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PETP
appelé seuil d'écoulement sépare la zone à comportement élastique aux faibles
allongements de la zone d'écoulement plastique pour des allongements plus élevés.
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L’indice de fluidité (Melt Flow Index – MFI)
• Principe
Le Melt Flow Index (MFI), également connu sous les noms Melt Flow Rate (MFR) et
Melt Index (MI), mesure la masse écoulée à travers une filière d'une matière
thermoplastique à l'état « fondu » (état fluide ou déformable), dans des conditions définies
de température et de pression. Cet indice de fluidité, également appelé grade, fournit des
informations sur les possibilités de transformation de la matière.
• L’appareillage
L´appareil se compose principalement d´un plastomètre d´extrusion (rhéomètre capillaire)
opérant à température fixe. La forme générale est représentée sur la figure suivante. Le
thermoplastique, contenu dans un cylindre vertical, est extrudé à travers une filière au
moyen d´un piston chargé.
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L´appareillage comporte les parties principales suivantes :
• Un cylindre
• Un piston en acier
• Un système de contrôle de température
• Une filière normalisée
• Un bâti
• Une charge amovible qui dépendra de la matière utilisé
Le tout respectant des critères précis (dimensions, poids, niveaux…) et normalisés.
• Calcul Indice de fluidité
���� ((��;; �������� )) ==tt������ ×× ��
tt
IF : Indice de fluidité (gr/10min)
θ : Température de l’essai (°C)
mnom: charge nominale de l’essai (Kg)
tref : Temps de référence, 10min, en secondes 600s
m : Masse moyenne des extrudâts (gr)
t : Intervalle de temps entre deux coupes d’extrudât (sec)
La température de l’essai ainsi que la charge nominale de l’essai dépendent de la matière
testée. Pour connaître les valeurs à utiliser, il faut se référer à la fiche matière fournisseur
correspondante.
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• Exemple Sur cet exemple, nous avons choisi comme matière du POM (polyoxyméthylène) de la
marque Dupont de Nemours, grade 500AL NC010.
La fiche fournisseur nous montre bien la T° (190°C) et la charge nominale (2,16kg) à utiliser
pour l’essai. L’indice de fluidité pour cette matière doit être de 14gr/10min.
Nous avons réalisé un essai dans les conditions citées auparavant. Voici les résultats
obtenus pour les différents échantillons :
Echantillon 1 = 0,372 g
Echantillon 2 = 0,345 g
Echantillon 3 = 0,352 g
Echantillon 4 = 0,334 g Moyenne des échantillons = 0,351g
Echantillon 5 = 0,369 g
Echantillon 6 = 0,348 g
Echantillon 7 = 0,339 g
���� ((190190°C°C ;; 22,,1616kgkg)) ==600600 ×× 00,,351351
1515
IFIF ((190190°C°C ;; 22,,1616kgkg)) == 1414,,0404gg//1010minmin
Nous pouvons donc dire que l’indice de fluidité de notre matière correspond bien aux
données fournisseur.
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L’essai de résilience (Choc Charpy ou Mouton pendule)
• Principe
L'éprouvette, soutenue au voisinage de ses extrémités comme une poutre
horizontale, est heurtée par un percuteur en un seul choc (la ligne de choc étant située entre
les supports). Cet essai permet de connaitre la résistance aux chocs de la matière.
• L’appareillage
L’appareillage se présente sous cette forme. On distingue le pendule, élément le plus
important. D’autre part, un système intégré (électronique ou cadran aiguille) qui permet
d’afficher les valeurs trouvées en kJ/m².
• L’éprouvette
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• Calcul
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Le taux de charge
• Principe