Le mode opératoire et la fonction des différents extensomètres

En principe, la distinction se fait entre deux sortes d’extensomètres mécaniques:

a.) L’extensomètre Clip-On

Ces extensomètres sont attachés à l’éprouvette et possèdent une course de mesure limitée (typique : < 2 mm, en partie : 12,5 / 20 / 25 mm). Pendant l’essai en cours, les extensomètres de ce genre sont détachés après avoir déterminé les limites d'élasticité Rp 0,2 ou bien ReH.

b.) L’extensomètre jusqu'à la rupture

Ces appareils possèdent une résolution aussi haute que les extensomètres Clip-On (1 µm ou même 0,1 µm) et restent beaucoup plus longtemps sur l’éprouvette. En fonction des outils de serrage, ces appareils restent jusqu’à Ag ou bien jusqu’à la rupture.

Pour que les pinces d'éxtensométre restent sur l’éprouvette, il faut remplir certaines conditions:

En règle générale, cela doit se faire par : 

- des outils de serrage hydrauliques (qui sont coûteux)
- un autre serrage rigide

Des serrages rigides appropriés sont p.ex. des outils de serrage pour
- les éprouvettes avec tête d'épaulement
- les éprouvettes avec tête filetée

Photo: Le coulisseau pneumatique de l’outil de serrage pousse contre l’adaptateur de la tête filetée.

Usure élevée des couteaux de l’extensomètre (les pinces restent attachés jusqu’à la rupture de l’éprouvette)

Si la mesure doit se faire moyennant un extensomètre jusqu’à la rupture, il faut s’attendre à une usure élevée des couteaux de l’extensomètre. L’usure peut être observée après quelques essais seulement. Ce type d’usure est inévitable compte tenu de la déformation non seulement plastique mais aussi élastique de l’éprouvette pendant l’essai...

Pourquoi l’ouverture de l‘extensomètre après Ag est-elle raisonnable et sans risque pour les résultats de mesure ?

L’allongement se compose de 3 éléments:
a) la part élastique (qui se contracte de nouveau après la rupture)
b) l’allongement jusqu’à la force maximale (toutes les parties parallèles s’allongent de façon uniforme = allongement avant striction Ag + Agt)
c) l’allongement dans la zone de striction Z (à partir de Rm l’allongement s’effectue seulement dans la zone de fluage « Z »)

En ce qui concerne la part élastique (l’allongement), il s’agit tout simplement d’énergie accumulée, qui se décharge lorsque l’éprouvette rompt. En cas de rupture sans aucune striction, l’éprouvette rompt à une vitesse fulgurante. Cette réaction est typique pour les matériaux de moulage (fonte grise, fonte d’aluminium), les matières plastiques renforcées de fibres de verre ou les matières plastiques renforcées de fibres de carbone, dont l’allongement souvent est d’environ < 2 %. Comme ces matériaux ne montrent pas de striction (Z), la force ne diminue pas. Par conséquent, le choc contre l’extensomètre est parfois extrême.

C’est pourquoi, il est généralement déconseillé d’utiliser un extensomètre avec des bras de palpeur. Pour ce type d’éprouvette, les extensomètres Clip-On sont beaucoup plus appropriés. Parmi eux, les extensomètres STRAIN 25 – 50 sont préférables. Ces extensomètres peuvent mesurer un allongement à la rupture jusqu’à environ 2 mm de déplacement de mesure (et sur demande, 3 mm). Certes, ils ne sont pas officiellement approuvés à cet effet par le fabricant, cependant beaucoup de clients (et le fabricant lui-même) confirment que ces extensomètres spéciaux restent sur l’éprouvette jusqu’à la rupture (2 ou 3 % d’allongement) sans subir un dommage. Bien entendu, c’est à condition que l’éprouvette ne subisse pas une forte accélération, qu’elle ne soit pas relâchée par l’outil de serrage (l’éprouvette étant fixée) et que l’extensomètre ne tombe pas sur le socle de la machine. Ce dernier peut être évité grâce à un dispositif de sécurité (petite chaine).

Dans quels cas on peut obtenir des résultats incorrects lorsque l’extensomètre reste sur l’éprouvette ?

Dans certains cas, la striction et la rupture de l’éprouvette ne se produisent pas exactement au milieu, mais près des têtes de l’éprouvette.

Et dans des cas extrêmes, la rupture de l’éprouvette a même lieu en dehors des couteaux de l’extensomètre … (hors du Lo ou de l’espacement des couteaux Le).

Si la rupture se produit près des couteaux, une partie de l’allongement « passe sous » les couteaux de l’extensomètre.
Si la rupture se produit en dehors des couteaux, tout l’allongement s’efface après avoir atteint Ag.

- Le graphique montre que la mesure de l’allongement jusqu’à Fm (Rm) se fait de manière homogène (allongement avant striction Ag ou Agt dans le cadre du Lc ou Lv)
- Après avoir atteint un maximum de force, l’allongement se poursuit hors de l’extensomètre : Le graph ne se prolonge plus et, directement après Ag / Rm, il chute verticalement. Dans le graphique, on peut même distinguer que le graph se dirige vers l’arrière (la prise entre les couteaux se contracte élastiquement).
Il faut rejeter cet essai (cependant, Reh/Rp0,2 et Rm peuvent être utilisés et la mesure de l’allongement peut être vérifié seulement de manière manuelle.)

Si dans ce cas, les bras de l’extensomètre avaient été ouverts après qu’Ag eût été dépassé, l’allongement dans la zone de striction à partir de Rm aurait été enregistré. Dès lors, l’endroit où se trouve cette zone de striction est sans importance. Par ailleurs, l’essai aurait probablement pu être considéré valable …

Est-ce que le résultat de l’allongement à la rupture représente un critère important pour un essai de traction ?

Jusqu’alors l’allongement est cité en tant que résultat d’essai selon ISO6892-1 et la manière de le calculer est décrite exactement.

Si la construction ou la statique d’un élément de construction était basée sur des résultats de l’allongement à la rupture, le constructeur devrait s’appuyer sur des valeurs, qui sont déterminées longtemps après la première limite de détérioration du matériel. Dans la pratique, l’allongement ne représente donc qu’un indicateur de l’élasticité des matériaux.

L’élément le plus important pour tout essai de traction est, en conséquence, la limite de détérioration (Reh ou limite élastique Rp0.2). Sur la base de ces valeurs, le constructeur est en mesure de calculer jusqu’à quel point les matériaux peuvent être chargés sans être endommagés.

L’allongement est un critère important seulement dans le cas d’une déformation plastique. Mais là aussi, ce n’est pas l’allongement à la rupture A qui est nécessaire comme critère pour évaluer une « bonne » ou une « mauvaise » qualité, mais plutôt la valeur Ag : Jusqu’à quel point un matériel (tel que la tôle d'emboutissage) peut-il être allongé sans qu’un allongement partiel et involontaire se produise ? Un allongement restreint sur une partie affaiblirait la pièce à cet endroit même. Et pourrait p.ex. faire diminuer l’épaisseur d’une tôle pour automobiles au-dessous de la tolérance.

Si l’on considère seulement les valeurs numériques, les résultats de l’allongement à la rupture sont souvent surestimés. De même, le seul but est de répondre aux exigences minimales d’une qualité d’acier. Il faut rappeler que la norme ISO6892-1 prévoit un arrondi des valeurs de l’allongement de 0,5 % ...