Le Test de Choc IZOD Expliqué : Définition, Importance et Calcul

Les ingénieurs qui travaillent avec nous ici chez Xometry utilisent de nombreux tests de choc différents pour apprendre les caractéristiques d'un matériau, dont l'un est le test de choc IZOD. Il existe diverses méthodes pour déterminer comment un matériau réagira ou répondra ; pour l'IZOD, vous aurez besoin d'un pendule et d'étaux.

Voici plus d'informations sur ce test, ses facteurs importants et comment il se compare aux autres tests de choc (comme le test de choc Charpy).

Qu'est-ce qu'un Test de Choc IZOD ?

Le test IZOD est une façon de déterminer la résistance au choc d'un matériau, spécifiquement combien de charge il peut supporter avant de se briser. Cela vous aidera à choisir le bon matériau pour vos besoins. Aussi appelé test IZOD entaillé, il a été accepté comme une méthode standardisée pour ce faire par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) et l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO) — bien que ce dernier nécessite un morceau de matériau légèrement plus long et plus large pour les tests.

Vous pouvez l'utiliser pour tester presque n'importe quel matériau, mais c'est le plus couramment utilisé pour les plastiques et polymères. Vous avez besoin de quelques fournitures et outils différents pour effectuer le test, y compris un échantillon rectangulaire de votre matériau avec une entaille, un outil de test de choc à pendule et un étau. Ci-dessous se trouve un diagramme de l'équipe Xometry montrant comment le test fonctionne.

En plus du choc, le test IZOD donne également une idée de la quantité d'énergie que le matériau peut absorber. Tout cela est impératif à savoir avant que ces matériaux ne soient transformés en produits ou structures que les gens utilisent tous les jours, comme les ponts. Lorsque vous utilisez l'IZOD pour tester, la méthode est ASTM D256 et pour les métaux c'est l'ASTM E23.

Quelle est l'Importance du Test de Choc IZOD ?

Le test de choc IZOD est important car il :

1. Permet aux ingénieurs de déterminer la ténacité des matériaux candidats, permettant la conception de pièces et structures avec des matériaux, dimensions et facteurs de sécurité appropriés.
2. Permet aux ingénieurs d'observer comment les matériaux se comportent lorsqu'ils sont soumis à un chargement par choc.

Pourquoi Avons-nous Besoin des Tests de Choc IZOD ?

Les ingénieurs utilisent le test IZOD pour caractériser la capacité des matériaux à absorber l'énergie lors d'un choc. Ce test simple et rapide peut être utilisé pour déterminer la température à laquelle un matériau passe d'un comportement ductile à fragile (température de transition ductile-fragile). Certains aciers subissent une transition ductile-fragile autour de 0 °C, bien dans la plage de température de service pour de nombreuses applications avec des préoccupations de sécurité critiques, comme les navires et les ponts.

Comment le Résultat du Test de Choc IZOD est-il Calculé ?

Premièrement, la hauteur du marteau du pendule est réglée. L'énergie potentielle du pendule à cette hauteur est enregistrée. Deuxièmement, le pendule est lâché et frappe ensuite l'éprouvette de test. Troisièmement, l'énergie cinétique du pendule est déterminée lorsque l'éprouvette se brise. La loi de conservation de l'énergie est utilisée pour déterminer l'énergie cinétique à la rupture. La résistance au choc d'un matériau est considérée comme l'énergie cinétique absorbée par l'éprouvette à la rupture.

Quelles sont les Unités de Résistance au Choc IZOD ?

Les unités pour la résistance au choc déterminée par le test IZOD sont généralement exprimées en J/m ou ft-lb/in. Cela peut être interprété comme l'énergie cinétique, ou la quantité de travail, requise (J, ft-lb) pour déformer le matériau d'une certaine quantité (m, in).

Quel est un Exemple de Test de Choc IZOD ?

Le test de choc IZOD est couramment utilisé pour les plastiques, tandis que le test Charpy est couramment utilisé pour les métaux, cependant, les deux méthodes peuvent être utilisées pour n'importe quel matériau. Par exemple, divers fabricants de plastiques ont déterminé la ténacité moyenne pour le polyoxyméthylène (POM, acétal) à 90 J/m² et la ténacité moyenne pour le Nylon 6,6 à 100 J/m² en utilisant le test de choc IZOD.

Pourquoi Utilisons-nous un Éprouvette Entaillée pour le Test de Choc IZOD ?

Un éprouvette entaillée est utilisée pour les tests IZOD car l'entaille produit une concentration de contrainte à la racine de l'entaille et force la fracture à se produire à un emplacement répétable. En localisant les contraintes, l'entaille favorise l'initiation et la propagation de la fissure et minimise la déformation plastique. Si le premier poids de marteau sélectionné pour le test ne casse pas l'échantillon, des marteaux successivement plus lourds sont utilisés jusqu'à ce que l'échantillon se brise.

Comment la Procédure du Test de Choc IZOD est-elle Effectuée ?

Le test IZOD est relativement simple à faire, mais il nécessite des conditions et des mesures spécifiques. Voici les étapes générales auxquelles vous pouvez vous attendre :

1. Premièrement, préparez l'éprouvette de test, en la coupant aux dimensions que l'ASTM ou l'ISO exige et en entaillant une section en V à 45 degrés. Le pendule frappera juste au-dessus de cela pour briser le matériau. Vous voudrez avoir un sommet qui se situe au point milieu de la longueur du matériau de test.
2. Ensuite, ajoutez le matériau de test à l'appareil de test à pendule, en bas où le pendule balancera et fera contact. Fixez-le avec l'étau.
3. Vous réglerez la hauteur du marteau du pendule (la norme est de 24 pouces) et noterez l'énergie potentielle que le pendule aura à cette hauteur. Ensuite, relâchez le pendule.
4. Après le premier test, vous pouvez augmenter le poids du marteau du pendule jusqu'à ce qu'il casse le matériau, ce qui signifierait alors que la valeur de résistance au choc peut être calculée.
5. Si vous devez faire un test IZOD à froid, le matériau de test sera placé dans un congélateur jusqu'à ce qu'il atteigne l'équilibre, puis sorti et testé.
6. Pour obtenir la valeur de choc, vous diviserez l'énergie de choc par l'épaisseur de l'éprouvette. Ce nombre aura une unité de J/m ou ft-lb/in, ce qui se traduit par la quantité d'énergie cinétique nécessaire pour déformer et briser le matériau.

Quelle Machine est Utilisée pour les Tests de Choc IZOD ?

Une machine de test à pendule est utilisée pour les tests de choc IZOD. Ce type de machine a généralement un pendule qui peut être fixé à des angles variables, un marteau au bout de la tige du pendule, et un dispositif dans lequel les éprouvettes de test peuvent être positionnées au bas de l'appareil. Il y a aussi généralement une échelle sur le point de rotation du pendule qui permet aux utilisateurs de spécifier différents angles depuis lesquels laisser tomber le pendule.

Quelle est la Norme du Test de Choc IZOD ?

La méthode du test de choc IZOD est standardisée par l'ASTM D256 pour les plastiques et l'ASTM E23 pour les métaux. La méthode du test de choc IZOD est également standardisée par l'ISO (Organisation Internationale de Normalisation) 180. La différence majeure entre les normes ASTM et ISO est la taille de l'éprouvette de test. La norme ASTM exige que l'éprouvette de test ait des dimensions de 2,5" (L) x 0,5" (l) x 0,125" (e) et la profondeur sous l'entaille est de 0,4", tandis que la norme ISO dit que l'éprouvette de test devrait avoir des dimensions de 3,15" (L) x 0,39" (l) x 0,15" (e) et 0,31" de matériau sous l'entaille.

Quels sont les Facteurs Affectant la Résistance au Choc IZOD ?

Il y a quelques détails qui font une différence dans la lecture de la résistance au choc que vous obtenez d'un matériau :

1. Limite d'Élasticité

Bien qu'un matériau puisse être traité thermiquement pour avoir une limite d'élasticité plus élevée, les processus de traitement thermique peuvent aussi diminuer la ductilité du matériau. Cela peut mener à une résistance au choc globalement plus faible. Pour en savoir plus, consultez notre guide complet sur la Limite d'Élasticité.

2. Ductilité

Les matériaux avec une ductilité plus élevée ont tendance à se déformer avant d'être permanemment brisés ou endommagés. Comme c'est le cas, vous trouverez que ces matériaux ont tendance à avoir des résistances au choc plus élevées. Pour en savoir plus, consultez notre guide complet sur la Ductilité.

3. Entailles

Il est important d'obtenir le bon rayon de pointe d'entaille et la bonne profondeur d'entaille pour obtenir une lecture précise de la résistance au choc. C'est parce que l'entaille localise la contrainte et la sensibilité variera selon le matériau que vous utilisez.

4. Température et Taux de Déformation

Une température plus basse influencera la fragilité d'un matériau et la quantité de déformation qui se produit pendant le test. Plus il fait froid, plus le taux de déformation du matériau diminue, ce qui est important à savoir.

5. Mécanisme de Fracture

Vous voudrez comprendre quel type de fracture est en jeu, ce qui se résumera à la composition et à la structure du matériau que vous testez. Ce sera soit une fracture ductile ou fragile, ou comportera des caractéristiques de ces deux types. Différents types de fissures en résulteront, incluant la clivage et la coalescence de micro-vides.

Quelle est la Différence entre le Test de Choc IZOD et le Test de Choc Charpy ?

Les deux tests utilisent le même type de dispositif à pendule oscillant, mais l'IZOD est normalement utilisé pour tester les plastiques, alors que le Charpy est populaire pour tester les métaux. Nous avons couvert quelques autres différences entre ces tests dans le tableau ci-dessous.

Pour en savoir plus, consultez notre guide complet sur le Test de Choc Charpy.

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Kat de Naoum

Kat de Naoum est une rédactrice, auteure, éditrice et spécialiste de contenu originaire du Royaume-Uni avec plus de 20 ans d'expérience en rédaction. Kat a de l'expérience dans l'écriture pour une variété d'organisations manufacturières et techniques et aime le monde de l'ingénierie. Parallèlement à l'écriture, Kat a été parajuriste pendant près de 10 ans, dont sept dans le financement naval. Elle a écrit pour de nombreuses publications, imprimées et en ligne. Kat est titulaire d'une licence en littérature anglaise et philosophie, et d'un master en écriture créative de l'Université Kingston.

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