ISO 3384-1 Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique - Détermination de la relaxation des contraintes sous pression - Partie 1 : Température constante
La norme ISO 3384-1 « Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique – Détermination de la relaxation des contraintes sous compression – Partie 1 : Essai à température constante », publiée par l’Organisation internationale de normalisation (ISO), décrit deux procédures pour déterminer la réduction de la force de réaction appliquée à une éprouvette en caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique, comprimée à une déformation constante et maintenue de cette manière à une température d’essai prédéterminée.
Dans la méthode A, les mesures de compression et de force de réaction sont effectuées à la température d'essai, tandis que dans la méthode B, elles sont effectuées à la température ambiante du laboratoire. Les méthodes A et B ne donnent pas les mêmes résultats car la méthode B prend en compte le retrait du matériau entre la température d'essai et la température ambiante du laboratoire.
Cette norme spécifie deux formes d'éprouvettes : cylindriques et annulaires. La comparaison des résultats n'est valable que si elle est effectuée sur des éprouvettes de dimensions et de formes similaires.
L'utilisation d'éprouvettes annulaires est particulièrement adaptée à la détermination de la relaxation des contraintes en milieu liquide.
Cette norme ne concerne que les essais réalisés dans un environnement stable ou à haute température. Les essais à des températures inférieures à la température standard du laboratoire ne sont pas spécifiés. Les méthodes ont été utilisées pour des essais à basse température, mais leur fiabilité dans ces conditions n'a pas été démontrée.
Aux fins de la présente norme, la relaxation des contraintes de compression désigne la diminution de la force de compression au fil du temps, exprimée en pourcentage de la force initiale, après l'application d'une contrainte de compression constante.
En résumé, la norme ISO 3384-1 est une norme d'essai internationalement reconnue qui spécifie les méthodes de détermination de la relaxation des contraintes des matériaux en caoutchouc vulcanisé et thermoplastique sous compression à température constante. Cette norme est largement utilisée dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de l'étanchéité industrielle, du médical et de la fabrication pour évaluer la capacité des matériaux élastomères à maintenir leur étanchéité lors d'une compression prolongée.
Les composants en caoutchouc, tels que les joints toriques, les joints d'étanchéité, les silentblocs, les amortisseurs de vibrations et les bagues, sont conçus pour rester comprimés tout au long de leur durée de vie. Bien que ces matériaux paraissent inchangés, la force qu'ils exercent diminue progressivement en raison d'un phénomène appelé relaxation des contraintes.
La relaxation des contraintes diffère de la déformation permanente en compression. Cette dernière mesure la déformation permanente résiduelle après la suppression de la charge, tandis que la relaxation des contraintes mesure la perte de force d'étanchéité lorsque le matériau est comprimé. Étant donné que les performances d'étanchéité dépendent du maintien d'une pression de contact adéquate, la relaxation des contraintes constitue généralement un indicateur plus réaliste des performances à long terme.
La norme ISO 3384-1 fournit une procédure normalisée pour mesurer ce comportement, permettant aux ingénieurs de comparer différents composés de caoutchouc et de prédire la fiabilité d'étanchéité à long terme. Cette norme spécifie les procédures de détermination de la réduction de la force de réaction exercée par un échantillon de caoutchouc comprimé à une déformation constante et maintenu à une température prédéterminée.
Cette norme s'applique à :
Cette norme s'applique aux essais réalisés dans un environnement constant ou à haute température. Elle ne s'applique pas aux essais réalisés à des températures inférieures aux températures normales de laboratoire.
En principe, un échantillon de caoutchouc est comprimé jusqu'à une déformation spécifique entre deux plaques parallèles. L'échantillon reste comprimé pendant toute la durée de l'essai, tout en étant exposé à une température contrôlée. Au fil du temps, les contraintes internes du caoutchouc diminuent, ce qui entraîne une diminution de la force de compression exercée sur les plaques. La force résiduelle est mesurée périodiquement afin de déterminer le degré de relaxation des contraintes. Les matériaux présentant une relaxation des contraintes plus faible offrent généralement de meilleures performances d'étanchéité et une durée de vie plus longue.
La norme ISO 3384-1 spécifie deux méthodes d'essai :
Étant donné que le refroidissement provoque un retrait thermique, la méthode B produit des résultats différents de la méthode A.
Cette norme autorise deux géométries d'éprouvettes : cylindriques et annulaires. Les éprouvettes annulaires sont particulièrement utiles pour évaluer la relaxation des contraintes dans les milieux liquides tels que les huiles ou les carburants. La norme précise également que les comparaisons doivent être effectuées uniquement avec des éprouvettes de géométrie et de dimensions similaires, car la forme de l'éprouvette influe sur le comportement de relaxation mesuré.
Bien que la norme ISO 3384-1 permette une certaine flexibilité en fonction des propriétés des matériaux, les paramètres de test courants sont les suivants :
De nombreux constructeurs automobiles se réfèrent à la norme ISO 3384-1 lorsqu'ils spécifient leurs propres températures et temps d'exposition.
Le principal résultat des tests est une diminution de la force de compression au fil du temps. Des valeurs de relaxation de contrainte plus faibles indiquent une meilleure rétention de la force à long terme.
La norme ISO 3384-1 est largement utilisée dans l'évaluation des éléments suivants :
Cette norme est particulièrement précieuse lorsque les composants doivent maintenir leur pression d'étanchéité pendant de nombreuses années.
La norme ISO 3384-1 est fréquemment utilisée dans les secteurs suivants :
Les véhicules modernes contiennent des centaines de joints d'étanchéité en caoutchouc qui sont exposés aux éléments suivants :
Même si un joint ne se déforme pas de façon permanente, une relaxation excessive des contraintes peut réduire son étanchéité, entraînant des fuites, du bruit, des infiltrations de poussière ou d'eau. Cette norme aide les fabricants à sélectionner des composés qui maintiennent une étanchéité adéquate pendant toute la durée de vie prévue d'un véhicule.
En conclusion, la norme ISO 3384-1 est l'une des normes internationales les plus importantes pour l'évaluation des performances à la compression à long terme des matériaux en caoutchouc. En mesurant la réduction de la résistance à l'étanchéité sous déformation constante, elle fournit une évaluation réaliste du comportement des produits élastomères en service. Son adoption généralisée dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de l'industrie et de l'étanchéité en fait un outil indispensable au développement des matériaux, à la qualification des produits et à l'assurance qualité.
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