Maîtriser les fiches techniques matériaux pour des sélections intelligentes

La recherche est une partie inévitable du processus de sélection des matériaux — pour découvrir si un matériau particulier est un bon ajustement pour votre application, vous devez faire votre devoir de diligence. Les descriptions générales de matériaux peuvent vous donner assez d'informations pour vous orienter dans la bonne direction, comme si un plastique particulier est approprié pour des applications marines ou si un métal est sensible à la corrosion. Pour acquérir une compréhension approfondie d'un matériau particulier, vous devrez consulter sa fiche technique.

Les fiches techniques de matériaux décrivent divers matériaux par leurs propriétés et sont un outil incroyablement utile pour les équipes produits. Cependant, elles peuvent être déroutantes si vous n'avez pas de formation en ingénierie ou technique. Cet article vous aidera à analyser les fiches techniques de matériaux pour que vous puissiez prendre des décisions éclairées en matière de sélection des matériaux.

Avant de plonger dans les différentes propriétés des matériaux plastiques que vous pouvez trouver sur une fiche technique, il est important de comprendre que les propriétés de fiche technique rapportées dépendront quelque peu de la façon dont le matériau est testé. Pour cette raison, il y a généralement des normes décrivant les conditions de test — comme les normes ASTM — sur une fiche technique technique. Voici tout ce que vous devez savoir.

Propriétés de traction

Les propriétés de traction, les propriétés mécaniques de matériaux les plus couramment rapportées, indiquent comment un matériau se comporte lorsqu'il est soumis à des charges, forces et contraintes de traction. Certaines mesures de traction incluent :

• Résistance à la traction ultime — Combien de contrainte un matériau peut supporter, au-delà de laquelle la fracture est inévitable. La résistance à la traction ultime est généralement rapportée en psi ou MPa, ce qui est essentiellement une force par unité de surface.
• Résistance à la traction à l'écoulement, ou limite d'élasticité — Combien de contrainte un matériau peut prendre avant une déformation permanente, irréparable. La limite d'élasticité est généralement rapportée en psi ou MPa.
• Allongement à la traction à l'écoulement — Combien un matériau peut s'étirer avant une déformation irréparable (« élasticité »). L'allongement à la traction à l'écoulement est généralement rapporté en pourcentage d'augmentation de longueur.
• Module d'élasticité — Combien un matériau se déforme sous contrainte (« rigidité »). Le module d'élasticité est généralement rapporté en psi ou MPa.

Il est courant d'utiliser la traction via des tests de traction pour déterminer les propriétés mécaniques d'un matériau. Les tests de traction sont conçus pour découvrir à quel point un matériau est fort, à quel point il est rigide et combien il peut s'allonger ou s'étirer. Le test est simple — l'un des pinces tire sur le matériau jusqu'à ce qu'il casse.

La force appliquée est mesurée pendant un test de traction, puis divisée par la surface transversale de l'échantillon de test afin de mesurer la « contrainte ». Le changement de longueur, ou « déformation », est également mesuré. La contrainte et la déformation sont ensuite tracées afin de comprendre la relation entre elles, à partir de laquelle de nombreuses propriétés mécaniques peuvent être déterminées.

Propriétés de flexion

Les propriétés de flexion, un autre type couramment rapporté de propriétés mécaniques de matériaux, indiquent comment un matériau se comporte lorsqu'il est soumis à des charges, forces et contraintes de flexion. Alors que certains objets nécessitent des propriétés de flexion accrues pour une utilisation dans des supports structurels, d'autres composants ont besoin de plus de flexibilité pour éviter les dommages. Il y a deux propriétés de flexion particulières que vous trouverez généralement sur une fiche technique :

• Résistance à la flexion — Combien de contrainte un matériau peut prendre avant de se plier de manière permanente
• Module de flexion — La tendance d'un matériau à résister à la flexion, représentée par un rapport contrainte/déformation

Habituellement, un test de résistance à la flexion à trois points est utilisé pour déterminer la résistance à la flexion et le module de flexion. Cela implique de placer une barre du matériau sur deux supports, puis d'appliquer une pression au centre de la barre avec une tête de presse hydraulique. Il est courant que la résistance à la flexion d'un matériau soit plus élevée que sa résistance à la traction. Les polymères chargés ou renforcés, comme les polyamides et les acétaux, vantent des propriétés de flexion accrues, tandis que les matériaux flexibles tels que les élastomères ont généralement une résistance et un module de flexion plus faibles.

Propriétés d'impact

Les propriétés d'impact font référence à combien d'impact un matériau peut supporter, ce qui signifie essentiellement combien d'énergie il peut absorber sans se briser. La façon la plus courante de tester les propriétés d'impact en Amérique du Nord est d'utiliser le système de test d'impact IZOD. Pour tester la résistance aux chocs, un échantillon de matériau est fixé dans un étau. Un bras de pendule lourd est levé, puis oscille vers le bas et frappe l'échantillon de matériau.

Il y a deux types de tests de résistance aux chocs — tests entaillés et tests non entaillés. Les tests d'impact entaillés impliquent de frapper le bras contre une surface entaillée, alors que dans les tests non entaillés, le bras oscille sur une surface plane. Les tests entaillés tendent à donner des résultats plus réalistes et sont donc plus populaires que les tests non entaillés.

Les qualités individuelles d'un matériau influencent ses propriétés d'impact. En général, les matériaux caoutchouteux offrent une meilleure résistance aux chocs en raison de leur fort allongement à la rupture. Les branches à chaîne longue et les structures cristallines plus grandes peuvent également augmenter les propriétés d'impact d'un plastique.

Dureté

La dureté d'un matériau détermine dans quelle mesure il peut résister à la déformation causée par l'abrasion ou l'indentation localisée. Puisque la gamme de dureté est énorme, couvrant des matériaux super mous à incroyablement durs, il existe diverses échelles utilisées pour mesurer et déterminer la dureté des matériaux. Les deux échelles de dureté de matériaux les plus courantes sont :

• Échelle Rockwell, utilisée pour mesurer les matériaux durs comme les métaux ou les pierres précieuses.
• Échelle Shore, qui est utilisée pour mesurer la dureté des polymères. L'échelle Shore peut mesurer des matériaux plus mous, comme les gels et caoutchoucs, ainsi que des matériaux plus rigides comme le nylon et le polypropylène.

Pendant un test de durette, une petite tige à bout sphérique ou conique presse dans un échantillon de matériau à une force spécifique, et la mesure dans laquelle la tige presse dans le matériau détermine sa dureté.

Propriétés thermiques

Les propriétés thermiques d'un matériau indiquent comment il réagit à la température. Voici les propriétés thermiques de base d'un matériau :

• Température de service continue — Indique la température au-dessus de laquelle les propriétés mécaniques sont grandement diminuées
• Température de fléchissement sous chaleur — Mesure la rigidité d'un matériau alors que les températures augmentent
• Coefficient de dilatation thermique linéaire (CLTE) — Décrit la propension d'un matériau à changer de taille en raison d'un changement de température
• Conductivité thermique — Décrit combien un matériau augmente en température par rapport à la quantité d'énergie qui lui est soumise

Les tests pour les propriétés thermiques sont simples, sauf quand il s'agit de déterminer la température de transition vitreuse d'un matériau. Seuls les matériaux amorphes qui n'ont pas de structures cristallines, comme le polycarbonate et le polystyrène, ont une température de transition vitreuse. Celle-ci, mesurée en Tg, détermine la chaleur à laquelle un matériau devient caoutchouteux.

Décodage des fiches techniques matériaux avec Fast Radius

Lire une fiche technique de matériau est une excellente façon de commencer à en apprendre davantage sur les matériaux potentiels pour un projet à venir. Cependant, comme vous pouvez le voir dans cet article, une fiche technique technique peut être difficile à comprendre. De plus, ce n'est pas un substitut aux conseils d'experts.

Un partenaire de fabrication expérimenté comme Fast Radius peut vous aider à guider à travers le processus de sélection des matériaux et à démystifier les fiches techniques complexes. Les membres de l'équipe Fast Radius ont une vaste connaissance et expérience de l'industrie, et nous utiliserons cette expertise pour vous assurer de choisir le bon matériau pour votre application. Si vous êtes prêt à commencer votre prochain projet, contactez-nous aujourd'hui.

Pour plus de guides sur la fabrication de matériaux, y compris comment sélectionner le bon matériau pour le moulage par injection, le moulage uréthane ou l'usinage CNC, visitez le centre de ressources Fast Radius.

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