Essai d'impact de tige entaillée de matériaux métalliques d'ASTM E23

La norme « ASTM E23 Standard test methods for notched bar impact testing of metallic materials » développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) décrit l'essai Charpy (poutre simple) et l'essai Izod (poutre en porte-à-faux) ainsi que les méthodes d'essai pour les essais d'impact des barres entaillées sur les matériaux métalliques.

Cette norme comprend des exigences relatives aux éprouvettes, aux procédures d'essai, aux rapports d'essai, aux machines d'essai, à la validation des machines d'essai Charpy, aux configurations optionnelles des éprouvettes, à la détermination de l'orientation des éprouvettes et à la détermination de l'aspect de la fracture par cisaillement. Elle fournit également des informations sur l'importance des essais de choc sur barres entaillées et sur les méthodes de mesure du centre d'impact. Ces méthodes d'essai ne traitent pas des problèmes liés aux essais de choc à des températures inférieures à -196 °C.

Aux fins de la présente norme, les termes et définitions suivants s'appliquent :

La hauteur de chute est le centre de la distance verticale d'impact entre la position de suspension libre et la position de verrouillage.
L'énergie absorbée est le travail dépensé pour briser un échantillon lors d'un seul mouvement de pendule, tel que mesuré par un dispositif indicateur compensé.
La vérification directe est le processus consistant à garantir que toutes les pièces susceptibles d’affecter l’énergie absorbée mesurée se situent dans les tolérances dimensionnelles spécifiées.
La position de suspension libre est la position du pendule après qu'il a cessé d'osciller de telle sorte que l'énergie potentielle et l'énergie cinétique soient nulles.
L'oscillation libre est l'oscillation continue (sans échantillon d'essai) du pendule à partir de la position du cliquet telle qu'enregistrée par le dispositif indicateur.
La vérification indirecte est le processus qui consiste à garantir que l’énergie moyenne absorbée lors du test d’un ensemble d’échantillons de vérification correspond à l’énergie absorbée certifiée dans une tolérance spécifiée.
La position du verrou est la position du pendule dans le mécanisme de libération avant qu'il ne soit libéré pour effectuer un test.
La dilatation latérale correspond à l'augmentation maximale de l'épaisseur de l'éprouvette (exprimée en mm) résultant de l'essai de choc. Elle est utilisée comme mesure de la ductilité.
La capacité de pas correspond à l'énergie maximale disponible pour un réglage de pendule donné. Pour les machines à pas unique, elle correspond à la capacité de la machine.
L'apparence de fracture par cisaillement est la quantité de surface de fracture dans l'échantillon qui a échoué en mode de cisaillement (stable) (exprimée en pourcentage).

Les caractéristiques essentielles des essais d'impact sont : un échantillon approprié (plusieurs types d'échantillons différents sont reconnus), une série d'enclumes et de supports d'échantillon sur lesquels l'échantillon d'essai est placé pour recevoir l'impact de la masse en mouvement, une masse en mouvement avec suffisamment d'énergie pour fracturer l'échantillon placé sur son passage, et un dispositif indicateur pour mesurer l'énergie absorbée par l'échantillon fracturé.

Ces méthodes d'essai d'impact sont particulièrement pertinentes pour le comportement des métaux soumis à l'application unique d'une force induisant des contraintes multiaxiales associées à une entaille, associées à des taux de chargement élevés et, dans certains cas, à des températures élevées ou basses. Pour certains matériaux et à certaines températures, les résultats des essais d'impact sur des éprouvettes entaillées, corrélés à l'expérience de service, permettent de prédire avec précision la probabilité de rupture fragile.

Les échantillons doivent être prélevés sur le matériau conformément à la spécification applicable. Les échantillons présentés dans les figures de la norme sont les plus couramment utilisés et généralement satisfaisants. Ils sont particulièrement adaptés aux métaux ferreux, à l'exception de la fonte.

Les éprouvettes Charpy sont désignées par entaille en « V » et entaille en « U ». Une éprouvette à entaille en trou de serrure est similaire à une entaille en « U », à la différence que sa largeur est inférieure ou égale à 1,6 mm. Les figures présentent des éprouvettes généralement adaptées aux matériaux de la métallurgie des poudres. Les éprouvettes d'essai d'impact pour la métallurgie des poudres doivent être fabriquées conformément à la norme ASTM B925. Les résultats des essais d'impact pour ces matériaux sont influencés par l'orientation de l'éprouvette. Par conséquent, sauf indication contraire, l'éprouvette doit être positionnée dans la machine de manière à ce que le pendule frappe une surface parallèle à la direction de compression. Les résultats des essais d'impact pour les matériaux de la métallurgie des poudres sont exprimés en énergie absorbée sans entaille.

L'essai de choc sur barre entaillée est une méthode permettant de mesurer l'énergie absorbée par un matériau lorsqu'il est frappé brutalement avant de se rompre. Il est souvent utilisé pour déterminer la ténacité des métaux, notamment sous des charges d'impact ou de choc. Cet essai est particulièrement important pour évaluer le comportement des matériaux sous de fortes contraintes, telles que des collisions ou des explosions. Il consiste à frapper une barre métallique entaillée (éprouvette) avec un marteau oscillant ou un pendule. Une entaille est une rainure prédécoupée dans la barre pour créer un point faible où la rupture est la plus susceptible de se produire. Cet essai mesure l'énergie absorbée par le matériau lors de la rupture. Ses principaux objectifs sont :

Évaluer la fragilité ou la ductilité d’un matériau.
Déterminer la performance d'un matériau dans des conditions de charge dynamique ou soudaine (par exemple, collisions, chutes, explosions).
Trouver la température de transition de la ductilité à la fragilité pour les métaux, en particulier les aciers.

Les deux méthodes suivantes sont couramment utilisées dans ces tests :

Essai d'impact Charpy : l'éprouvette est soutenue horizontalement et le marteau frappe le côté opposé de l'entaille.
Essai d'impact Izod : L'éprouvette est comprimée verticalement et le marteau frappe le même côté de l'entaille.

Ces tests sont considérés comme importants dans les cas suivants :

Il assure la sécurité des matériaux dans les structures critiques (ponts, navires, pipelines).
Aide à prévenir les défaillances catastrophiques en cas d’impact ou de basse température.
Aide à la sélection des matériaux et au contrôle de la qualité.

Notre organisation, qui accompagne depuis des années des entreprises de tous secteurs grâce à un large éventail d'activités de test, de mesure, d'analyse et d'évaluation, dispose d'une équipe performante qui suit de près les avancées scientifiques et technologiques mondiales et s'améliore constamment. Dans ce contexte, nous proposons également des services d'essais conformes à la norme ASTM E23 « Méthodes d'essai pour les essais d'impact sur barres entaillées de matériaux métalliques ».