Généralités
La dureté des plastiques et du caoutchouc peut être déterminée à l’aide d’un pénétrateur sphérique sous charge selon la norme ISO 2039-1 ou la norme ISO 2039-2.
Dans la norme ISO 2039-1, la valeur de dureté est déterminée à l’aide de la méthode de pénétration à la bille. La profondeur de pénétration mesurée permet de calculer la surface de l’empreinte puis la dureté.
La norme ISO 2039-2 décrit la détermination de la valeur de dureté à l’aide d’une machine d’essais de dureté Rockwell avec les échelles de dureté Rockwell E, L, M et R, comme pour la méthode Rockwell.
Classification de l’essai sur plastique
L’essai sur plastique est une méthode d'essai de dureté statique qui présente les caractéristiques suivantes :
- Elle fait partie des méthodes normalisées (ISO 2039).
- C’est une méthode d’essai de macro-dureté avec une force d’essai qui va de 49 à 980,7 N.
- Il s’agit d’une méthode par différence de profondeur. Cela signifie que pour déterminer la dureté d’un échantillon, on mesure la profondeur de pénétration rémanente laissée par le pénétrateur.
Forme et matériau du pénétrateur : une bille d’acier de diamètre différent selon la méthode pour la dureté Rockwell .
Déroulement de la méthode d'essai selon ISO 2039-1
Avec cette méthode d’essai sur plastique, la force totale d'essai est appliquée en deux étapes. Cela permet d’éliminer l’influence de la rugosité de la surface de l'échantillon (par exemples, rainures sur l’échantillon) ainsi que l’erreur de mesure liée au jeu de la mesure de profondeur de pénétration.
Le déroulement de l’essai se décrit comme suit :
1. Étape de test :
Le pénétrateur est tout d’abord enfoncé dans l’échantillon avec la pré-force de 9,8 N (aussi appelée pré-charge) jusqu’à la profondeur de pénétration h0. h0 définit le niveau référence (base) pour la mesure de la profondeur de pénétration (h) qui suivra.
2. Étape de test :
Ensuite, la force d’essai est appliquée pour un temps de maintien défini dans la norme, et la profondeur de pénétration est mesurée. La force d’essai doit être sélectionnée parmi les valeurs 49 N, 132 N, 358 N et 961 N de sorte qu’après 30 s de temps de maintien, la profondeur de pénétration se situe entre 0,15 et 0,35 mm.
Si une profondeur de pénétration inférieure à 0,15 mm ou supérieure à 0,35 mm est constatée après le temps de maintien de la force d’essai, alors cette dernière doit être augmentée ou diminuée. La profondeur de pénétration h obtenue permet alors de calculer la surface de l’empreinte. De là est calculée la dureté à l’empreinte de la bille (HB) selon une formule définie dans la norme. Les empreintes de dureté doivent être apposées de sorte qu’il reste suffisamment d’espace avec le bord de l’échantillon ainsi qu’entre les différentes empreintes (pas moins de 10 mm).
Comment lire et représenter la valeur de dureté selon ISO 2039-1 ?
La valeur de dureté du test sur plastique comprend deux composantes :
1. une valeur de dureté numérique ;
2. les deux lettres majuscules HB qui signifient dureté Rockwell ;
Exemple de représentation et de lecture d’une valeur de dureté :
45 HB
45 …valeur de dureté
HB …dureté à l’empreinte de la bille en Newton par millimètre carré (N/mm²)
Déroulement de la méthode d'essai selon ISO 2039-2
Dans la méthode Rockwell, la force totale d'essai est appliquée en deux étapes. Cela permet d’éliminer l’influence de la rugosité de la surface de l'échantillon (par exemples, rainures sur l’échantillon) ainsi que l’erreur de mesure liée au jeu de la mesure de profondeur de pénétration. Le déroulement de l’essai se décrit comme suit :
1. Étape de test :
Le pénétrateur est tout d’abord enfoncé dans l’échantillon avec la pré-force de 98,07 N (aussi appelée pré-charge) jusqu’à la profondeur de pénétration h0. h0 définit le niveau référence (base) pour la mesure de la profondeur de pénétration rémanente (h) qui suivra.
2. Étape de test :
Ensuite, la force d’essai est appliquée pour un temps de maintien défini dans la norme concernée (plusieurs secondes), le pénétrateur pénétrant dans l’échantillon jusqu’à la profondeur de pénétration maximale h1.
3. Étape de test :
Après le temps de maintien, la force d’essai est retirée, le pénétrateur revient vers le haut de la part élastique de la profondeur de pénétration par rapport à la force totale du test et s’immobilise à hauteur de la profondeur de pénétration rémanente h. Cette dernière est également appelée différence de profondeur (différence entre la profondeur de pénétration avant et après application de la force d’essai). La profondeur de pénétration rémanente h permet ensuite de calculer la dureté Rockwell (HR) selon une formule définie dans la norme en s’aidant de l’échelle Rockwell utilisée.
Méthodes selon ISO 2039-2
Les différentes méthodes se distinguent par :
- le diamètre de la bille du pénétrateur ;
- la hauteur de la force d’essai appliquée (également charge d’essai)
Les méthodes qui en résultent utilisent deux diamètres de bille différents (bille en acier avec les diamètres : 6,35 et 12,7 mm) et deux charges d’essai différentes (588,4 N et 980,7 N). Le tableau suivant montre les méthodes d’essai normalisées selon ISO 2039-2.
| Échelle de dureté Rockwell | Pré-charge [N] | Charge d’essai [N] | Diamètre du pénétrateur [mm] |
| R | 98,07 | 588,4 | 12,7 |
| L | 98,07 | 588,4 | 6,35 |
| M | 98,07 | 980,7 | 6,35 |
| E | 98,07 | 980,7 | 3,175 |
Comment lire et représenter la valeur de dureté selon ISO 2039-2 ?
La valeur de dureté comprend deux composantes :
1. une valeur de dureté numérique ;
2. les deux lettres majuscules HR qui signifient dureté Rockwell ;
Exemple de représentation et de lecture d’une valeur de dureté :
65 HR
65 …valeur de dureté
HR …selon Rockwell
