Grasse Zur Composite Testing exploite un laboratoire d'essais de matériaux accrédité et s'est spécialisé dans les essais de plastiques renforcés par des fibres, notamment pour l'industrie automobile, l'aérospatiale, l'industrie chimique et l'industrie des pales de rotor. Comme les plastiques renforcés par des fibres présentent des rigidités et des résistances spécifiques élevées, ils conviennent très bien au secteur de la construction légère. Grasse Zur effectue principalement des contrôles destructifs, c'est-à-dire qu'une éprouvette est soumise à un contrôle destructif dans une machine d'essai universelle par traction, cisaillement, compression ou flexion afin de déterminer les caractéristiques du matériau.
Les jauges de contrainte détectent les modifications de l'échantillon
Les jauges de contrainte (DMS) du spécialiste de la mesure Althen sont un outil central pour enregistrer les modifications de l'éprouvette sous l'effet des contraintes. Elles déterminent l'allongement directement à la surface de l'éprouvette et sont prescrites par différentes normes DIN pour la détermination des valeurs caractéristiques des matériaux plastiques renforcés de fibres.
Une jauge de contrainte est un conducteur métallique à méandres - généralement en constantan ou en karma - gravé sur un support mince (par ex. polyimide). Il est principalement appliqué sur l'échantillon à l'aide d'adhésifs spécifiques. Une jauge de contrainte fonctionne comme un conducteur électrique qui, par compression ou extension, présente une variation de résistance électrique qui, à son tour, indique une variation de tension et est ainsi convertie en un signal électrique. L'appareil de mesure correspondant peut aussi bien indiquer la variation de tension en millivolts par volt que directement l'allongement réel de la jauge de contrainte en µm par m. L'allongement de la jauge de contrainte peut être mesuré à l'aide d'une jauge de contrainte.
Des jauges de contrainte plus grandes pour un bon résultat de mesure
Les jauges de contrainte doivent être aussi grandes que possible, c'est-à-dire avoir une longueur de grille de mesure d'environ 10 mm, afin d'obtenir une bonne moyenne sur l'échantillon de traction. Dans le cas d'un matériau composite fibreux, il est défavorable que la jauge de contrainte ne couvre qu'un seul faisceau de fibres au lieu de mesurer sur plusieurs faisceaux de fibres. Cela fausse le résultat de la mesure
Les jauges de contrainte sont ensuite collées sur l'éprouvette dans le sens de la longueur et dans le sens de la largeur, en fonction de l'objectif de l'essai : On utilise principalement des jauges de contrainte linéaires qui mesurent un état de contrainte uniaxial. Toutefois, il existe également des jauges de contrainte pour les états de contrainte biaxiaux (jauge de contrainte de 0/90 degrés ou rosette en T) et triaxiaux (rosette de 0/45/90 degrés). Pour faciliter la mise en place des jauges de contrainte par l'utilisateur, Althen propose les variantes 0/90 et 0/45/90 déjà prêtes. L'avantage : il suffit de coller une seule jauge de contrainte avec le nombre de grilles de jauges de contrainte correspondant, qui a déjà disposé les différentes grilles de jauges de contrainte de manière optimale.
Processus de collage précis
Chez Grasse Zur, les jauges de contrainte sont généralement appliquées avec une colle cyanoacrylate à séchage rapide ou une colle instantanée de type CN, également proposée par Althen - il faut toujours choisir une colle recommandée par le fabricant. La couche de colle doit être appliquée très finement, sinon la mesure ne se ferait pas sur le composant, mais un peu au-dessus de celui-ci. Il ne doit pas non plus y avoir d'inclusions dues à des bulles d'air ou à des grains de poussière, car elles peuvent également fausser le résultat de la mesure.
Il est important de préparer la pièce avant le collage afin que la colle et la jauge de contrainte tiennent bien. Dans le cas du matériau composite à fibres, une certaine rugosité de la surface est nécessaire pour une adhérence optimale. Les fibres du matériau composite ne doivent toutefois pas être endommagées par le ponçage ou le meulage, sinon le test sera faussé. Cela demande beaucoup d'expérience de la part du collaborateur pour ne pas endommager les fibres lors du ponçage.
Les essais de matériaux visant à déterminer certaines caractéristiques des matériaux permettent de savoir si les composants nouvellement développés résisteront aux contraintes futures. De plus, ils fournissent des preuves de qualité nécessaires pour certaines applications et branches.
Valeurs caractéristiques de résistance et de rigidité
Pour deux valeurs caractéristiques, la jauge de contrainte doit tenir bien et sûrement pendant l'essai : la détermination de la résistance et la détermination de la rigidité d'une éprouvette. La résistance décrit la force maximale à laquelle le matériau est détruit. Pour ce faire, la force est mise en relation avec la surface. La force maximale rapportée à cette surface est la résistance ; ce paramètre est déterminé à la fin du processus d'essai, au moment de la déchirure.
La rigidité indique la force qui doit être appliquée pour déformer un échantillon. La rigidité est déterminée dès le début de l'essai, alors que le comportement du matériau se trouve encore dans la zone d'élasticité linéaire. A ce stade, l'éprouvette pourrait reprendre sa forme initiale lors de l'ajustement de la traction. L'allongement à la rupture est un autre paramètre. Pour le déterminer, un bon collage est nécessaire.
Jauges de contrainte d'Althen avec raccordements de câbles intégrés
L'une des valeurs ajoutées des jauges de contrainte commercialisées par Althen est le câblage optionnel déjà intégré, ce qui représente un gain de temps considérable pour le client lors de l'application, comme le confirme le Dr Fabian Grasse : "La jauge de contrainte peut être collée et raccordée directement, sans opération de brasage ou autre, et est donc immédiatement opérationnelle après le collage. Pour nous, c'est un énorme gain de temps par rapport aux jauges de contrainte qui doivent être soudées".
Détermination très précise des valeurs caractéristiques grâce aux jauges de contrainte
Le contrôle des matériaux en ce qui concerne leurs caractéristiques est complexe et souvent lié à la sécurité. Avec les jauges de contrainte du spécialiste de la mesure Althen, les experts accrédités comme Grasse Zur misent sur une technique qui, par rapport aux extensomètres laser ou vidéo par exemple, est certes plus exigeante, mais aussi beaucoup plus précise pour déterminer les allongements.
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