Qu'est-ce que Charpy ?
L'essai de choc Charpy est un essai dynamique dans lequel l'énergie absorbée lors de la fracture d'une éprouvette entaillée en V ou en U par un marteau pendulaire est mesurée. Il montre la ténacité du matériau sous chargement soudain et son comportement de transition fragile à ductile.
Objectif de Charpy
L'objectif est de déterminer numériquement la résistance du matériau aux charges d'impact et d'évaluer le risque de rupture fragile, en particulier à basse température.
À quels produits Charpy s'applique-t-il ?
- Aciers de construction
- Joints soudés et zone affectée par la chaleur
- Matériaux pour appareils sous pression
- Aciers pour pipelines
- Pièces moulées et pièces forgées
Dans quels secteurs Charpy est-il utilisé ?
Normes relatives à Charpy
- ISO 148-1
- ASTM E23
- EN 10045
Conditions de Charpy
- Coupe transversale de l'échantillon
- 10 mm × 10 mm (standard) ; une correction est appliquée pour les spécimens de taille inférieure
- Type d'encoche
- Encoche en V (profondeur 2 mm, 45°) ou encoche en U
- Température d'essai
- Température ambiante ou basse température selon les spécifications (par exemple −20 °C, −40 °C)
- Durée de support
- 40 millimètres
Équipement pour Charpy
- Machine d'essais de choc pendulaire (Charpy)
- Machine à brocher les encoches
- Bain à basse température
- Système de mesure de température
Exigences d'échantillon pour Charpy
- Éprouvette standard 10 × 10 × 55 mm
- Généralement trois spécimens par ensemble
- L'orientation et l'emplacement de l'encoche sont déterminés selon les spécifications
- Pour les éprouvettes de soudure, l'emplacement de l'encoche (métal soudé, HAZ) doit être spécifié en plus.
Durée de Charpy
Le test lui-même prend quelques minutes par échantillon. Si une basse température est requise, un temps de conditionnement est ajouté ; le total typique pour un ensemble est d'une demi-journée de travail.
Procédure de Charpy
- 1Les spécimens sont préparés à la taille et à l'encoche définies dans la norme.
- 2Si nécessaire, les échantillons sont conditionnés à la température d’essai.
- 3L'éprouvette est posée sur les supports de manière à ce que l'encoche soit sur la face opposée à l'impact du marteau.
- 4Le pendule est relâché et l'énergie absorbée est lue.
- 5La surface de fracture est examinée ; le rapport ductile/fragile et l'expansion latérale sont enregistrés.
Critères d'acceptation de Charpy
Le critère d'acceptation est donné dans la norme de matériau ou de produit ; elle est généralement définie comme une énergie moyenne minimale à une température spécifiée, avec une limite inférieure pour un seul échantillon.
Évaluation des résultats
La moyenne définie et les valeurs individuelles sont évaluées ensemble. L’aspect de la surface de fracture et l’expansion latérale donnent des informations supplémentaires sur la transition fragile-ductile.
Rapport de Charpy
- Norme appliquée et révision
- Taille de l'échantillon, type d'encoche et emplacement
- Température d'essai
- Énergie absorbée pour chaque échantillon et moyenne définie
- Évaluation de la surface de fracture
Accréditation
EUROLAB détient une accréditation internationalement reconnue obtenue auprès des organismes d'accréditation parties aux accords de reconnaissance multilatérale de l'IAF et de l'ILAC, selon ISO/IEC 17025 pour les tests en laboratoire, ISO/IEC 17020 pour l'inspection et la surveillance, et ISO/IEC 17021-1 et ISO/IEC 17065 pour la certification des systèmes et des produits. Cette chaîne garantit que les rapports et certificats délivrés sont acceptés dans le monde entier.
La possibilité de proposer ce test dans le cadre d'une accréditation dépend de votre produit et de la norme appliquée ; l'accréditation étant méthodologique, le périmètre est confirmé par écrit au stade du devis.
Portée et autorisationsRèglements connexes
- Normes sur les appareils sous pression et les produits en acier de construction
- Exigences de qualification en matière de procédure de soudage
Mekanik Testler — Que couvre ce domaine d'essai ?
La section ci-dessous décrit le domaine auquel appartient l'essai Charpy ; les conditions et critères d'acceptation de cet essai figurent dans les sections ci-dessus. Le périmètre propre à votre produit est confirmé par écrit au stade du devis.
Les essais mécaniques mesurent le comportement d'un matériau ou d'une pièce sous force. La famille va de la charge statique (traction, compression, flexion) au comportement dépendant du temps (fatigue, fluage), en passant par la dureté et l'usure jusqu'à la ténacité à la rupture.
Le point commun de ces essais est que le résultat est rapporté comme une PROPRIÉTÉ DE MATÉRIAU. La limite d'élasticité ou la dureté ne sont pas une décision de conformité ; ce sont des données numériques auxquelles la conception et la norme produit se compareront. Les rapports d'essais mécaniques constituent donc généralement une donnée d'entrée pour une décision d'ingénierie plutôt que pour un agrément produit — choix du matériau, coefficient de sécurité, prévision de durée de vie.
La distinction entre comportement statique et dynamique est la clé pour comprendre ce domaine. Une pièce peut sembler totalement non sollicitée sous charge statique et pourtant se rompre sous chargement répété ; la rupture par fatigue survient à des contraintes bien inférieures à la limite d'élasticité et ne donne aucun avertissement. Pour les pièces tournantes, vibrantes ou soumises à un chargement cyclique, un essai de traction seul n'est donc pas une preuve suffisante.
Les conditions d'essai déterminent le résultat, ce qui est essentiel pour la lisibilité du rapport : géométrie de l'éprouvette, vitesse de chargement, température, conditionnement et dispositif de serrage. Le même matériau donne des valeurs différentes selon les conditions. Dans les plastiques, l'effet de vitesse est très marqué, dans les métaux l'effet de température ; dans les composites, l'orientation de l'éprouvette change entièrement le résultat.
La dureté est la mesure la plus mal utilisée dans ce domaine. Étant rapide, proche du non destructif et peu coûteuse, elle est souvent utilisée à la place de la résistance. Des tables de conversion dureté-résistance existent, mais elles sont APPROXIMATIVES et dépendent du groupe de matériaux ; les utiliser comme seule preuve dans l'acceptation des matériaux est une erreur.
Le volet de la mécanique de la rupture exige une compétence spécifique. Les mesures de ténacité à la rupture et de vitesse de propagation des fissures de fatigue permettent de calculer combien de temps durera une structure fissurée ; elles sont la base de la conception tolérante aux dommages dans des domaines tels que les équipements sous pression, les structures aéronautiques et les pipelines.
Groupes de méthodes dans ce domaine
Essais statiques
Traction, compression, flexion, cisaillement et torsion. On obtient la limite d'élasticité et la résistance à la traction, l'allongement et le module d'élasticité.
Essais de choc
Choc entaillé Charpy et Izod ; le comportement de transition ductile-fragile du matériau est déterminé en fonction de la température.
Dureté
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore et microdureté. Utile pour la profondeur de traitement de surface et les différences locales de résistance.
Fatigue
Fatigue axiale contrôlée en force et en déformation, fatigue en flexion ; courbes S-N et limite d'endurance.
Fluage et relaxation des contraintes
Comportement sous charge à long terme à haute température ; déterminant pour les matériaux de chaudières, turbines et équipements sous pression.
Mécanique de la rupture
Ténacité à la rupture en déformation plane, intégrale J, CTOD et vitesse de propagation des fissures de fatigue.
Usure et frottement
Abrasion Taber et tambour rotatif, mesures du coefficient de frottement.
Confusions fréquentes dans ce domaine
- Calculer la résistance à partir de la dureté est approximatif ; cela ne peut être utilisé comme seule preuve dans l'acceptation des matériaux.
- Une résistance statique suffisante ne démontre pas la résistance à la fatigue ; une pièce soumise à charge cyclique nécessite un essai distinct.
- Si la vitesse et la température d'essai ne sont pas indiquées, le résultat n'est pas comparable — en particulier pour les polymères et les composites.
- Une éprouvette d'essai et la pièce réelle peuvent ne pas donner la même valeur ; l'orientation de moulage, les lignes de soudure et les différences de traitement de surface ont toutes un effet.
- Une valeur de résistance donnée pour un composite sans préciser l'orientation de l'éprouvette n'a pas de sens.
- Les équivalents ASTM et ISO mesurent la même grandeur mais utilisent des géométries d'éprouvette différentes ; les résultats ne sont pas considérés comme directement équivalents.
Quelles décisions ces résultats étayent
- Vérification de conception et sélection des matériaux
- Contrôle des matières entrantes et agrément fournisseur
- Satisfaction des exigences mécaniques de la norme produit
- Analyse de défaillance, prédiction de durée de vie et calcul de tolérance aux dommages
- Vérification des procédés de traitement thermique et de surface
Tests associés
Questions fréquentes sur Charpy
Quelle est la différence entre Charpy et Izod ?
Les deux sont des tests d’impact pendulaire. Chez Charpy, l'éprouvette est horizontale et appuyée en deux points, l'impact frappant à l'opposé de l'entaille ; Dans Izod, l'éprouvette est serrée verticalement en porte-à-faux et l'impact est appliqué du côté de l'entaille. Les résultats ne peuvent pas être convertis entre les deux.
Combien de spécimens sont nécessaires ?
Un jeu de trois échantillons par température est généralement requis. Si une courbe de transition-température doit être produite, des réglages à plusieurs températures sont nécessaires.