Test d'élongation des métaux : Conseils pour améliorer la précision

L'allongement et la réduction de la surface des matériaux métalliques peuvent fournir des informations spécifiques sur les caractéristiques des matériaux.

L'allongement est un concept large qui englobe différents paramètres tels que l'allongement total à la force maximale (allongement uniforme), l'allongement après rupture, l'allongement à la limite d'élasticité, l'allongement plastique à la force maximale, l'allongement total à la rupture, etc. Chacun de ces paramètres reflète différentes caractéristiques du matériau.

Par exemple, l'allongement après rupture prend en compte la capacité de déformation plastique uniforme et la capacité de déformation locale (necking) de matériaux métalliquesL'allongement total de la force maximale (allongement uniforme) reflète plus précisément la capacité de déformation plastique uniforme des matériaux métalliques présentant des caractéristiques d'écrouissage que l'allongement après rupture.

Ainsi, l'élongation est largement utilisée comme un indice crucial pour mesurer l'efficacité de la production. propriétés mécaniques des métaux les matériaux.

Cet article présente les principaux aspects de l'utilisation des extensomètres courants dans l'essai de traction. Il met en évidence les différences et les effets des différents instruments au cours du processus d'essai, et examine les méthodes permettant d'améliorer la précision de l'essai d'allongement du métal tout en respectant les exigences de précision de la norme pour les résultats de l'essai.

1. Précision de l'essai d'allongement

L'allongement est un élément d'essai conventionnel pour les matériaux métalliques dans les agences d'essai tierces. L'essai de traction pour les matériaux métalliques est effectué à l'aide d'une machine d'essai universelle commandée par micro-ordinateur. L'allongement des matériaux est déterminé en mesurant la déformation permanente du matériau à la rupture.

Cependant, il existe plusieurs méthodes pour mesurer la déformation.

Pour garantir la précision du processus de test et obtenir des résultats corrects, il convient de prêter attention aux aspects suivants.

1. Choisir la méthode d'essai appropriée en fonction du type de matériaux testés.

Les matériaux à tester peuvent être divisés en deux grandes catégories : les métaux et les non-métaux, et les conditions produites par ces matériaux au cours du processus de traction sont distinctes.

Si certains pays non membres de lmatériaux métalliques Bien que certains matériaux métalliques présentent une bonne ténacité et produisent des vibrations minimales lors de la rupture, permettant ainsi l'utilisation d'un extensomètre à pince pour garantir la précision de l'essai, certains matériaux métalliques produisent des vibrations significatives lors de la rupture. Ces vibrations peuvent entraîner un déplacement incontrôlable de l'extensomètre à pince, ce qui entraîne des imprécisions dans les résultats de l'essai.

Pour mesurer l'allongement après rupture des matériaux métalliques, les échantillons fracturés sont assemblés et un pied à coulisse est utilisé pour mesurer la déformation finale. Cependant, en raison du processus de déformation irrégulier de la fracture du métal, des lacunes peuvent apparaître au niveau de la jonction, ce qui donne une valeur approximative proche de la déformation réelle.

Ignorer l'influence des déformations irrégulières et des lacunes dans les épissures peut affecter de manière significative la précision de l'essai. En outre, le géomètre peut ne pas être en mesure de garantir le positionnement précis du pied à coulisse et du repère en raison de la limitation de la résolution de l'œil humain, et l'emplacement de la fracture aura un impact significatif sur la précision de l'essai.

Par conséquent, la précision des essais d'allongement après rupture est généralement bien inférieure à celle du pied à coulisse. Les laboratoires utilisent généralement un pied à coulisse d'une précision de 0,02 mm pour réduire les erreurs de mesure.

D'autres paramètres, tels que l'allongement à la limite d'élasticité, la force maximale, l'allongement total, etc. serrage extensomètre.

2. Sélectionner l'extensomètre approprié.

Dans les essais de propriétés mécaniques des matériaux métalliques, les extensomètres sont fréquemment utilisés pour mesurer la déformation des matériaux.

Il existe actuellement trois types d'extensomètres : mécanique, optique et électromagnétique. Les extensomètres mécaniques sont les plus répandus et peuvent être classés en extensomètres à grande déformation, en extensomètres métalliques et en extensomètres entièrement automatiques.

Pour mesurer la déformation, ces extensomètres doivent être fixés à la surface de l'échantillon. Les extensomètres métalliques nécessitent un élastique pour l'installation et la fixation, et les trois points suivants doivent être pris en compte :

Tout d'abord, l'élastique doit avoir une élasticité modérée et être étiré jusqu'à environ 80% de sa longueur maximale, soit environ quatre fois sa longueur initiale, avant d'être utilisé.

Deuxièmement, l'enroulement doit être droit et la force résultante de l'enroulement doit être perpendiculaire à l'échantillon et en ligne droite avec le bord du couteau. Dans le cas contraire, une force composante tirera le bras de l'extensomètre et provoquera une rotation inattendue, ce qui aura une incidence directe sur la direction de la courbe d'essai.

Troisièmement, la distance de mesure doit être précise. Lors de l'installation, veillez à ce que les deux bras de l'extensomètre soient ouverts à la tige de positionnement sans pression, en laissant un espace d'environ 1 mm.

En général, les extensomètres à grande déformation sont spécifiquement conçus pour les matériaux non métalliques à grande élasticité, tels que le caoutchouc. Ces extensomètres peuvent mesurer des déformations allant jusqu'à 80 cm avec une précision de 0,008 mm.

La déformation maximale pouvant être mesurée avec des extensomètres métalliques est généralement de 25 mm, avec une précision d'essai de 1,5μm.

Ces deux types d'extensomètres sont les plus couramment utilisés à l'heure actuelle, en raison de leur rentabilité élevée et de leur large éventail d'applications.

Cependant, ils présentent également certaines limites :

• L'étendue et la longueur de l'extensomètre métallique sont peu réglables, ce qui limite son utilisation à une petite étendue ou à une longueur spécifique. La portée de l'extensomètre est relativement fixe.
• La fracture de l'échantillon doit être éliminée avant de mesurer son allongement, qui ne peut pas être mesuré directement.
• Si l'extensomètre n'est pas fermement relié à l'échantillon testé, il peut glisser.
• L'extensomètre peut avoir des difficultés à s'adapter à des environnements d'essai particuliers, comme la mesure de la déformation d'un échantillon dans une boîte d'environnement de mesure.
• Bien que l'extensomètre à grande déformation ait une grande plage de mesure, sa précision de mesure est relativement faible. Au cours des essais, un léger glissement peut se produire lorsque l'épaisseur de l'échantillon change.

3. Les problèmes d'utilisation des extensomètres mécaniques énumérés ci-dessus peuvent être évités en utilisant des extensomètres à réseau.

L'extensomètre à réseau se targue d'une précision rapide et à haute résolution, capable d'atteindre 1 μm. Il est actuellement considéré comme le meilleur outil de mesure de l'allongement.

Cependant, le prix relativement élevé de ces extensomètres fait qu'ils ne sont généralement pas inclus dans l'équipement standard des appareils de mesure généraux.

2. Résultats de l'essai d'élongation

L'extensomètre est un appareil fondamental qui mesure la déformation axiale et radiale entre les longueurs de jauge des échantillons.

Les paramètres typiques mesurés à l'aide d'un extensomètre sont notamment l'allongement, le coefficient de Poisson, l'indice d'écrouissage à la traction et le coefficient de déformation plastique.

L'utilisation d'outils et de méthodes appropriés au cours du processus de mesure peut minimiser les erreurs de mesure. Il est important non seulement de donner la priorité à la précision des instruments d'essai, mais aussi de suivre des méthodes d'essai normalisées pendant le processus d'essai proprement dit.

Fig. 1. Aspect de deux types d'extensomètres courants

Actuellement, deux types d'extensomètres sont couramment utilisés dans les laboratoires : les extensomètres à grandes déformations et les extensomètres métalliques, comme le montre la figure 1.

Les extensomètres métalliques ont une longueur de jauge (longueur de jauge originale) de 25, 50 et 100 mm et peuvent supporter une déformation de 10 mm.

Lors de la mesure de l'allongement après la rupture d'un métal, il n'est pas conseillé d'utiliser un extensomètre car la rupture produit beaucoup de vibrations, ce qui peut affecter la précision de l'extensomètre. Les extensomètres ne doivent être utilisés que pour mesurer l'allongement avant rupture, comme l'allongement à la limite d'élasticité.

L'extensomètre à grande déformation a une déformation maximale de 80 cm, et la longueur de la jauge d'origine peut être ajustée selon les besoins. Ce type d'extensomètre est idéal pour mesurer l'allongement des matières plastiques, du caoutchouc et des rubans. Cependant, les échantillons minces tels que les emballages en plastique ne conviennent pas en raison du poids mort de l'extensomètre, qui peut endommager l'échantillon lorsqu'il est serré.

La mesure manuelle à l'aide d'un pied à coulisse a une précision de 0,02 mm, alors que la précision de la mesure à l'extensomètre est de 0,0015 mm, ce qui est plus de dix fois supérieur.

Cependant, dans la norme GB/T 228.1-2010, les résultats des tests doivent être arrondis à 0,1% pour l'allongement à la limite d'élasticité et à 0,5% pour les autres allongements, y compris l'allongement après rupture. Les résultats finaux des deux méthodes sont presque identiques après l'arrondissement.

Il est donc évident que lorsque la précision de l'équipement répond aux exigences nécessaires, la précision du test sera affectée par la précision de l'extensomètre.

3. Conclusion

(1) Actuellement, un nombre croissant d'extensomètres sont disponibles sur le marché et leur précision s'améliore.

Cependant, chaque extensomètre a ses propres limites et sa propre utilisation, qui sont assez évidentes.

Il est donc essentiel de comprendre les caractéristiques de mesure de l'extensomètre utilisé dans l'essai, d'utiliser raisonnablement ses avantages, d'éviter ses limites et de choisir des instruments de mesure appropriés en fonction des différents éléments de l'essai.

(2) L'extensomètre a un impact significatif sur les résultats de la mesure de l'allongement du métal. Toutefois, ce n'est pas l'extensomètre de haute précision qui peut garantir des résultats d'essai précis.

Il est nécessaire de choisir des instruments de mesure appropriés en fonction des différents matériaux d'essai afin d'obtenir des résultats d'essai précis.