ISO 4666-3:2022

Rubber, vulcanized - Determination of temperature rise and resistance to fatigue in flexometer testing - Part 3: Compression flexometer (constant-strain type)

ISO 4666-3:2016 specifies the flexometer test with constant-strain amplitude for the determination of the temperature rise and resistance to fatigue of vulcanized rubber. The flexometer specified is known as the Goodrich flexometer, but any other apparatus giving equivalent performance can be used. ISO 4666-3:2016 gives directions for carrying out measurements which make possible predictions regarding the durability of rubbers in finished articles subject to dynamic flexing in service, such as tyres, bearings, supports, V-belts, and cable-pulley insert rings. However, owing to the wide variations in service conditions, no simple correlation between the accelerated tests described in the various parts of this document and service performance can be assumed. The method is not recommended for rubber having a hardness greater than 85 IRHD.

Caoutchouc vulcanisé — Détermination de l'élévation de température et de la résistance à la fatigue dans les essais aux flexomètres — Partie 3: Flexomètre à compression (type à déformation constante)

ISO 4666-3:2016 spécifie l'essai au flexomètre avec amplitude de déformation constante pour la détermination de l'élévation de température et de la résistance à la fatigue du caoutchouc vulcanisé. Le flexomètre spécifié est connu sous le nom de flexomètre Goodrich, mais tout autre dispositif permettant de réaliser l'essai dans des conditions identiques peut être utilisé. ISO 4666-3:2016 donne des directives pour effectuer des mesurages qui permettent des prévisions concernant la durabilité des caoutchoucs dans des produits finis soumis à des flexions dynamiques en service, tels que pneumatiques, paliers, appuis, courroies trapézoïdales et garnitures annulaires de poulies pour câbles. Toutefois, étant donné les grandes variations des conditions de service, il n'est pas possible d'assurer qu'il existe une corrélation simple entre les essais accélérés décrits dans les différentes parties du présent document et les performances en service. La méthode est déconseillée pour le caoutchouc dont la dureté est supérieure à 85 DIDC.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 20-Dec-2022
• ICS: 83.060 - Rubber
• Technical Committee: ISO/TC 45/SC 2 - Testing and analysis
• Drafting Committee: ISO/TC 45/SC 2 - Testing and analysis
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 21-Dec-2022
• Due Date: 09-May-2023
• Completion Date: 21-Dec-2022

Relations

• Revises: ISO 4666-3:2016 - Rubber, vulcanized - Determination of temperature rise and resistance to fatigue in flexometer testing - Part 3: Compression flexometer (constant-strain type)
• Effective Date: 06-Jun-2022

Overview

ISO 4666-3:2022 describes a standardized compression flexometer (constant‑strain type) test method for vulcanized rubber. The standard defines procedures to determine temperature rise and resistance to fatigue when rubber specimens are subject to dynamic compressive flexing (the test apparatus is commonly known as the Goodrich flexometer or an equivalent device). ISO 4666-3:2022 supports accelerated laboratory assessment of materials used in items exposed to repetitive compression and flexing, such as tyres, bearings, supports, V‑belts and cable‑pulley insert rings.

Key topics and technical requirements

• Test principle: apply a fixed static pre‑stress (compression) and a superimposed cyclic compression of constant maximum amplitude while measuring temperature at the specimen base and tracking height change until fatigue failure.
• Apparatus: balance beam (lever) system with added inertial masses, upper and lower thermal‑insulating anvils, eccentric drive operating at 30 Hz ± 0.2 Hz, micrometre adjustment for specimen height, and a thermocouple contacting the specimen.
• Apparatus specifics (from standard):
  • Inertial masses of 24 kg at beam ends (or equivalent inertial system)
  • Pre‑stress weights: 11 kg (≈1.0 MPa) or 22 kg (≈2.0 MPa)
  • Eccentric stroke range: 4.45 mm to 6.35 mm
  • Test chamber temperature typically 40 °C to 100 °C (±1 °C control)
  • Thermocouple sensitivity ±0.5 °C; height measurement accuracy 0.1 mm
  • Anvil thermal conductivity ≤ 0.28 W/(m·K)
• Measurements and results: temperature rise, creep, compression set after testing, and fatigue life (number of cycles to failure).
• Calibration and precision: calibration schedule and precision data are provided; normative references include ISO 4666‑1, ISO 48‑2, ISO 18899 and ISO 23529.
• Limitations: not recommended for rubber harder than 85 IRHD; results provide predictive indications but cannot be simply correlated to in‑service performance due to wide service condition variability.

Applications and users

ISO 4666-3:2022 is intended for:

• Material and product R&D teams evaluating dynamic heat generation and fatigue resistance of vulcanized rubber
• Quality control and testing laboratories performing standardized flexometer testing
• Manufacturers of tyres, seals, bearings, V‑belts, and cable inserts assessing component durability
• Standards organizations and compliance bodies comparing test data across suppliers

Practical uses include screening compound formulations for heat build‑up, comparing fatigue life under controlled compressive flexing, and generating data to support design choices for dynamically stressed rubber components.

Related standards

• ISO 4666‑1 - Basic principles for flexometer testing
• ISO 48‑2 - Rubber hardness (IRHD)
• ISO 18899 - Guide to calibration of test equipment
• ISO 23529 - Preparation and conditioning of test pieces

Keywords: ISO 4666-3:2022, compression flexometer, Goodrich flexometer, flexometer testing, vulcanized rubber, temperature rise, fatigue resistance, constant‑strain, rubber testing.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4666-3
Fourth edition
2022-12
Rubber, vulcanized — Determination
of temperature rise and resistance to
fatigue in flexometer testing —
Part 3:
Compression flexometer (constant-
strain type)
Caoutchouc vulcanisé — Détermination de l'élévation de température
et de la résistance à la fatigue dans les essais aux flexomètres —
Partie 3: Flexomètre à compression (type à déformation constante)
Reference number
© ISO 2022
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
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ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
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Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Apparatus . 2
5.1 Flexometer. 2
5.1.1 General description . 2
5.1.2 Detailed description . 2
5.2 Measuring gauge . 4
5.3 Timer . 4
6 Calibration .4
7 Test piece . 5
8 Test conditions .5
9 Procedure .6
9.1 Preparation of flexometer . 6
9.2 Test procedure . 6
9.2.1 General . 6
9.2.2 Determination of temperature rise and of compression set . 7
9.2.3 Determination of fatigue resistance . 7
9.2.4 Determination of creep . 7
10 Expression of results . 8
10.1 Temperature rise . 8
10.2 Creep . . 8
10.3 Compression set . 8
10.4 Fatigue life . 9
11 Precision . 9
12 Test report . 9
Annex A (informative) Precision .10
Annex B (informative) Guidance for using precision results .12
Annex C (normative) Calibration schedule .13
Bibliography .16
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
The committee responsible for this document is ISO/TC 45, Rubber and rubber products, Subcommittee
SC 2, Testing and analysis.
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 4666-3:2016), of which it constitutes a
minor revision. The changes are as follows:
— the reference to ISO 48-2 is updated.
A list of all parts in the ISO 4666 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
One major consequence of the internal heat generation of rubber under a flexing compression is the
development of an elevated temperature in the rubber. This document provides for the measurement of
the temperature rise.
Under particularly severe heat generation and temperature rise conditions, internal rupture of the test
piece can occur with fatigue failure. Provision is also made for the measurement of resistance to this
type of fatigue.
The test is conducted under conditions of a selected static pre-stress or compression and a selected
cyclic strain of constant maximum amplitude imposed upon the pre-stressed test piece.
v
INTERNATIONAL STANDARD ISO 4666-3:2022(E)
Rubber, vulcanized — Determination of temperature rise
and resistance to fatigue in flexometer testing —
Part 3:
Compression flexometer (constant-strain type)
WARNING 1 — Persons using this document should be familiar with normal laboratory practice.
This document does not purport to address all of the safety problems, if any, associated with its
use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices and to
ensure compliance with any national regulatory conditions.
WARNING 2 — Certain procedures specified in this document might involve the use or generation
of substances, or the generation of waste, that could constitute a local environmental hazard.
Reference should be made to appropriate documentation on safe handling and disposal after
use.
1 Scope
This document specifies the flexometer test with constant-strain amplitude for the determination of
the temperature rise and resistance to fatigue of vulcanized rubber. The flexometer specified is known
as the Goodrich flexometer, but any other apparatus giving equivalent performance can be used.
This document gives directions for carrying out measurements which make possible predictions
regarding the durability of rubbers in finished articles subject to dynamic flexing in service, such as
tyres, bearings, supports, V-belts, and cable-pulley insert rings. However, owing to the wide variations
in service conditions, no simple correlation between the accelerated tests described in the various
parts of this document and service performance can be assumed.
The method is not intended for rubber having a hardness greater than 85 IRHD.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 48-2, Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of hardness — Part 2: Hardness between
10 IRHD and 100 IRHD
ISO 4666-1, Rubber, vulcanized — Determination of temperature rise and resistance to fatigue in flexometer
testing — Part 1: Basic principles
ISO 18899:2013, Rubber — Guide to the calibration of test equipment
ISO 23529, Rubber — General procedures for preparing and conditioning test pieces for physical test
methods
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4666-1 apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
4 Principle
A specified compressive load is applied to a test piece through a lever system having high inertia, while
imposing on the test piece an additional high-frequency cyclic compression of specified amplitude.
Measurements are made of the increase in temperature at the base of the test piece with a thermocouple,
which provides a relative indication of the heat generated in flexing the test piece and of the number of
cycles which produces fatigue breakdown.
With the test piece subject to a constant applied load or to a constant initial compression during the
test, continuous measurement is made of the change in height of the test piece. The compression set of
the test piece is measured after testing.
5 Apparatus
5.1 Flexometer
5.1.1 General description
The essential parts of the apparatus are shown in Figure 1.
The test piece is placed between anvils faced with a thermal insulating material. The top anvil is
connected to an adjustable eccentric usually driven at an oscillation rate of 30 Hz ± 0,2 Hz.
An anvil is sometimes called a “plate”. However, do not confuse “anvil” with the plate described in
Clause 7.
The load is applied by means of a lever resting on a knife edge. The moment of inertia of the lever
system is increased and its natural frequency reduced by suspending masses of 24 kg at each end of
the lever system. The lower anvil can be raised or lowered relative to the lever by means of a calibrated
micrometre device. This device permits the lever system to be maintained in a horizontal position
during the test as determined by a pointer and a reference mark on the end of the bar.
The increase in temperature at the base of the test piece is determined by means of a thermocouple
placed at the centre of the bottom anvil.
5.1.2 Detailed description
The apparatus (see Figure 1) consists of a balance beam (6) which can be locked in its horizontal position
by means of a steel pin. The beam is provided with masses of 24 kg (8) at both ends. The distance
between the knife edge supporting the beam and the edges supporting the masses is 288 mm ± 0,5 mm.
An equivalent inertial system can be used.
The test piece (2) is placed upon an anvil (3) on one arm of the balance beam. The distance of the
test piece support (10) from the fulcrum is 127 mm ± 0,5 mm. On the other side of the balance beam,
additional masses (7) are placed in order to apply a load to the test piece. The desired weights are 11 kg
or 22 kg which correspond to a pre-stress of 1,0 MPa ± 0,03 MPa or 2,0 MPa ± 0,06 MPa, respectively.
The test piece (2) is placed between the anvils (1 and 3), which are made of a thermal insulating material
having a thermal conductivity of not more than 0,28 W/(m∙K) or, equivalently, 0,24 kcal/(h∙m °C).
Phenolic hardpaper can be used for this purpose. In the centre of the lower anvil, a thermocouple,
for example, iron-constantan, is attached for temperature measurement. The sensing point of the
thermocouple shall be in contact with the test piece. The sensitivity of the thermocouple shall be
±0,5 °C.
Dimensions in millimetres
Key
1 upper anvil 6 balance beam
2 test piece 7 additional masses
3 lower anvil 8 masses
4 micrometre screw 9 screw
5 pointer 10 test piece support
Figure 1 — Compression flexometer (constant-strain type) — General arrangement
Means shall be provided for measuring the decrease in height of the test piece, as the test proceeds,
with an accuracy of 0,1 mm. For this purpose, the distance between the lower and upper anvils can be
varied by means of a calibrated micrometre device until it returns to the horizontal position, which can
be recognized by a mark on the balance beam and a pointer (5) on the casing. The adjustment device
consists of a micrometre screw (4) which, by means of a chain and sprocket-wheel drive, moves the
screw (9) up or down without rotating the lower anvil (3). The degree of adjustment is read from the
micrometre screw (4). The centre point of the upper anvil (1) remains in the same position. The upper
anvil (1) is connected through a guide bearing to an eccentric which can be set to the desired stroke in
a range from 4,45 mm to 6,35 mm and is driven by a motor at 30 Hz ± 0,2 Hz.
Figure 2 shows a heating chamber. The test piece (7) with the supporting anvils is located in the
chamber, the temperature of which can be maintained to within ±1 °C of a test temperature generally in
the range 40 °C to 100 °C. The chamber shall have the following dimensions:
— width 100 mm to 220 mm;
— depth 130 mm to 250 mm;
— height approximately 230 mm.
The bottom of the chamber shall be situated 25 mm ± 2 mm above the balance beam (9).
A thermocouple of the same type as that used in the lower anvil (8) shall be used for measurement of
the temperature in the chamber. The thermocouple shall be positioned at a distance of 6 mm to 9 mm
towards the right-hand side behind the rear edge of the anvil and at a height midway between the
anvils. A length of at least 100 mm of the thermocouple wire shall be within the chamber.
The air circulation within the chamber is provided by a radial fan (4) of 75 mm diameter, operating at a
rotational frequency of 25 Hz to 28 Hz. The air intake shall have a diameter of 60 mm. The air outlet (5)
shall measure 40 mm × 45 mm. The grid shelf for supporting the test piece during conditioning (2) shall
be fitted 10 mm ± 2 mm above the bottom of the chamber.
Dimensions in millimetres
Key
1 heating chamber with door 6 crossbar with lifting rods and upper anvil
2 grid shelf for supporting test pieces 7 test piece
during conditioning
3 heating elements 8 lower anvil with thermocouple
4 radial fan 9 balance beam
5 air outlet 10 motor of radial fan
Figure 2 — Example of a heating chamber
5.2 Measuring gauge
The gauge for measuring the height and diameter of test pieces shall conform to the requirements of
ISO 23529.
5.3 Timer
A stopwatch or other similar device shall be used.
6 Calibration
The test apparatus shall be calibrated in accordance with the schedule given in Annex C.
7 Test piece
The test piece shall be cylindrical in shape, having a diameter of 17,8 mm ± 0,15 mm and a height of
25 mm ± 0,25 mm.
The standard method of preparing the test piece shall be the direct moulding of the cylinder. It is
suggested, for the purpose of uniformity and closer tolerance in the moulded test piece, that the
dimensions of the mould be specified and shrinkage compensated for therein. A plate cavity of thickness
25,4 mm ± 0,05 mm and diameter 18,00 mm ± 0,05 mm, having overflow cavities at both top and bottom
when combined with two end plates, provides one type of suitable mould.
An alternative method of preparing the test piece is to cut from a vulcanized slab of the required
thickness. The vulcanized thickness shall be such that buffing is not required.
The circular die used for cutting the test piece shall have an inside diameter of 17,8 mm ± 0,03 mm. In
cutting the test piece, the die shall be suitably rotated in a drill press or similar device and lubricated by
means of a soap solution. A minimum distance of 13 mm shall be maintained between the cutting edge
of the die and the edge of the slab. The cutting pressure shall be as light as possible to minimize cupping
or taper in the diameter of the test piece.
It should be recognized that equal time and temperature used for both moulded and slab test pieces
do not produce an equivalent state of vulcanization in the two types of test piece. A higher degree of
vulcanization is obtained in the moulded test piece. Adjustments, preferably in the time of cure, should
be taken into consideration if comparisons between the two types of test piece are to be considered
valid.
8 Test conditions
The conditions specified in Table 1 are normally employed in flexometer tests with constant-strain
amplitude.
Table 1 — Test co
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 4666-3
Quatrième édition
2022-12
Caoutchouc vulcanisé —
Détermination de l'élévation de
température et de la résistance
à la fatigue dans les essais aux
flexomètres —
Partie 3:
Flexomètre à compression (type à
déformation constante)
Rubber, vulcanized — Determination of temperature rise and
resistance to fatigue in flexometer testing —
Part 3: Compression flexometer (constant-strain type)
Numéro de référence
ISO 4666-3:2022(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2022
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
ISO 4666-3:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3  Termes et définitions . 2
4 Principe. 2
5 Appareillage . 2
5.1 Flexomètre . 2
5.1.1 Description générale . 2
5.1.2 Description détaillée. 2
5.2 Jauge de mesure . 4
5.3 Instrument de mesure du temps . 5
6 Étalonnage . 5
7 Éprouvette . 5
8 Conditions d'essai . 5
9 Mode opératoire . 6
9.1 Préparation du flexomètre . 6
9.2 Mode opératoire . 7
9.2.1 Généralités . 7
9.2.2 Détermination de l'élévation de température et de la déformation
rémanente après compression . 8
9.2.3 Détermination de la durée de vie en fatigue . 8
9.2.4 Détermination du fluage . 8
10 Expression des résultats . 8
10.1 Élévation de température . 8
10.2 Fluage . 8
10.3 Déformation rémanente après compression . 9
10.4 Durée de vie en fatigue. 9
11 Fidélité . 9
12 Rapport d'essai . 9
Annexe A (informative) Fidélité .11
Annexe B (informative) Lignes directrices pour utiliser les résultats de fidélité .13
Annexe C (normative) Programme d'étalonnage .14
Bibliographie .17
iii
ISO 4666-3:2022(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 45, Élastomères et produits à base
d'élastomères, sous-comité SC 21, Essais et analyses.
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 4666-3:2016) dont elle constitue
une révision mineure. Les modifications sont les suivantes:
— la référence à l'ISO 48-2 est mise à jour.
La liste de toutes les parties de la série ISO 4666 peut être trouvée sur le site internet de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
ISO 4666-3:2022(F)
Introduction
Une conséquence fondamentale du dégagement de chaleur interne du caoutchouc sous compression
répétée est l'élévation de la température dans le caoutchouc. Le présent document traite du mesurage
de l'élévation de température.
Lorsque l'échauffement et l'élévation de température sont particulièrement importants, il peut se
produire un éclatement de l'éprouvette avec rupture par fatigue. La résistance à ce type de fatigue est
également traitée.
L'essai est réalisé sous une précontrainte ou une prédéformation de compression statique d'amplitude
maximale constante appliquée sur l'éprouvette précomprimée.
v
NORME INTERNATIONALE ISO 4666-3:2022(F)
Caoutchouc vulcanisé — Détermination de l'élévation de
température et de la résistance à la fatigue dans les essais
aux flexomètres —
Partie 3:
Flexomètre à compression (type à déformation constante)
AVERTISSEMENT 1 — Il convient que l'utilisateur du présent document soit familiarisé avec les
pratiques courantes de laboratoire. Le présent document n'a pas pour objet de traiter de tous
les problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Il incombe à l'utilisateur
d'établir des pratiques appropriées en matière d'hygiène et de sécurité, et de s'assurer de la
conformité à la réglementation nationale en vigueur.
AVERTISSEMENT 2 — Certains modes opératoires spécifiés dans le présent document peuvent
impliquer l'utilisation ou la génération de substances ou de déchets qui pourraient constituer
un danger pour l'environnement local. Il convient de se référer à la documentation appropriée
pour leur manipulation et leur élimination après utilisation.
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie l'essai au flexomètre avec amplitude de déformation constante pour la
détermination de l'élévation de température et de la résistance à la fatigue du caoutchouc vulcanisé. Le
flexomètre spécifié est connu sous le nom de flexomètre Goodrich, mais tout autre dispositif permettant
de réaliser l'essai dans des conditions identiques peut être utilisé.
Le présent document donne des directives pour effectuer des mesurages qui permettent des prévisions
concernant la durabilité des caoutchoucs dans des produits finis soumis à des flexions dynamiques
en service, tels que pneumatiques, paliers, appuis, courroies trapézoïdales et garnitures annulaires
de poulies pour câbles. Toutefois, étant donné les grandes variations des conditions de service, il n'est
pas possible d'assurer qu'il existe une corrélation simple entre les essais accélérés décrits dans les
différentes parties du présent document et les performances en service.
La méthode n'est pas destinée aux caoutchoucs dont la dureté est supérieure à 85 DIDC.
2 Références normatives
Les documents suivants sont référencés dans le texte de sorte qu'une partie ou la totalité de leur
contenu constitue les exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée
s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 48-2, Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Détermination de la dureté — Partie 2: Dureté
comprise entre 10 DIDC et 100 DIDC
ISO 4666-1, Caoutchouc vulcanisé — Détermination de l'élévation de température et de la résistance à la
fatigue dans les essais aux flexomètres — Partie 1: Principes fondamentaux
ISO 18899:2013, Caoutchouc — Guide pour l'étalonnage du matériel d'essai
ISO 23529, Caoutchouc — Procédures générales pour la préparation et le conditionnement des éprouvettes
pour les méthodes d'essais physiques
ISO 4666-3:2022(F)
3  Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 4666-1 s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
4 Principe
Une charge de compression spécifiée est appliquée sur une éprouvette par l'intermédiaire d'un
système de levier à inertie élevée, en même temps qu'une compression cyclique supplémentaire de
fréquence élevée et d'amplitude spécifiée. Des mesurages de l'augmentation de température à la base
de l'éprouvette sont réalisés avec un thermocouple qui donne une indication relative de l'échauffement
produit par la déformation répétée de l'éprouvette ainsi que du nombre de cycles nécessaires pour
produire la rupture par fatigue.
L'éprouvette étant soumise à une charge constante ou à une compression initiale constante pendant
l'essai, un mesurage en continu de la variation de la hauteur de l'éprouvette est réalisé. La déformation
rémanente en compression de l'éprouvette est mesurée après l'essai.
5 Appareillage
5.1  Flexomètre
5.1.1 Description générale
Les parties essentielles de l'appareillage sont représentées à la Figure 1.
L'éprouvette est placée entre des platines revêtues d'un matériau thermo-isolant. La platine
supérieure est reliée à un excentrique réglable, généralement entraîné à une fréquence d'oscillation de
30 Hz ± 0,2 Hz.
Les platines sont parfois appelées plaques mais ne doivent pas être confondues avec la plaque décrite
dans l'Article 7.
La charge est appliquée au moyen d'un levier reposant sur le bord d'un couteau. Le moment d'inertie
du système de levier est augmenté et sa fréquence naturelle est diminuée en suspendant des masses de
24 kg à chacune des extrémités du levier. La platine inférieure peut être montée ou abaissée par rapport
au levier au moyen d'un dispositif micrométrique étalonné. Ce dispositif permet de maintenir le levier
en position horizontale pendant l'essai, position indiquée par une aiguille et un repère à l'extrémité du
levier.
L'élévation de température à la base de l'éprouvette est déterminée au moyen d'un thermocouple placé
au centre de la platine inférieure.
5.1.2 Description détaillée
L'appareil (voir Figure 1) comporte un fléau (6) qui peut être bloqué en position horizontale au moyen
d'une goupille en acier. Le fléau est muni d'une masse de 24 kg (8) à chacune des extrémités. La
distance entre le bord du couteau supportant le fléau et les extrémités supportant les masses est de
288 mm ± 0,5 mm. Un système d'inertie équivalent peut être utilisé.
L'éprouvette (2) est placée sur une platine (3) sur un bras du fléau. La distance du support d'éprouvette (10)
à l'appui est de 127 mm ± 0,5 mm. Sur l'autre côté du fléau, des masses supplémentaires (7) sont placées
ISO 4666-3:2022(F)
en vue d'appliquer une charge à l'éprouvette. Les poids sont de 11 kg ou 22 kg, ce qui correspond à une
précontrainte de 1,0 MPa ± 0,03 MPa ou 2,0 MPa ± 0,06 MPa, respectivement.
L'éprouvette (2) est placée entre les platines (1 et 3), qui sont faites en un matériau thermo-isolant
ayant une conductivité thermique ne dépassant pas 0,28 W/(m∙K), soit 0,24 kcal/(h∙m∙°C). À cet effet,
du papier enduit de résine phénolique peut être utilisé. Au centre de la platine inférieure se trouve
un thermocouple, par exemple fer constantan, destiné au mesurage de la température. Le point de
détection du thermocouple doit être en contact avec l'éprouvette. La sensibilité du thermocouple doit
être de ± 0,5 °C.
Dimensions en millimètres
Légende
1 platine supérieure 6 fléau
2 éprouvette 7 masse supplémentaire
3 platine inférieure 8 masse
4 vis micrométrique 9 vis
5 aiguille 10 support d'éprouvette
Figure 1 — Flexomètre à compression (type à déformation constante) — Dispositif d'ensemble
Des moyens doivent être prévus pour mesurer la diminution de hauteur de l'éprouvette au fur et à
mesure de l'essai, avec une précision de 0,1 mm. À cet effet, la distance entre les platines inférieure
et supérieure peut être modifiée au moyen d'un dispositif micrométrique étalonné, jusqu'à retour à la
position horizontale, reconnaissable grâce à un repère sur le fléau et une aiguille (5) sur le bâti. Le
dispositif de réglage comporte une vis micrométrique (4) qui, à l'aide d’un entraînement à chaîne et
roue dentée, fait monter ou descendre la vis (9) sans faire tourner la platine inférieure (3). La finesse
du réglage est donnée par la vis micrométrique (4). Le centre de la platine supérieure (1) reste dans
la même position. La platine supérieure (1) est reliée par l'intermédiaire d'un palier-guide à un
excentrique, qui peut être ajusté à la course désirée dans un intervalle de 4,45 mm à 6,35 mm et est
entraîné par un moteur de 30,0 Hz ± 0,2 Hz.
ISO 4666-3:2022(F)
La Figure 2 représente une chambre chauffante. L'éprouvette (7) et les deux platines sont placées dans la
chambre dont la température peut être réglée à ± 1 °C près, pour une température d'essai généralement
comprise entre 40 °C et 100 °C. La chambre doit avoir les dimensions suivantes:
— largeur 100 mm à 220 mm;
— profondeur 130 mm à 250 mm;
— hauteur d’environ 230 mm.
La partie inférieure de la chambre doit être située à 25 mm ± 2 mm au-dessus du fléau (9).
Un thermocouple de même type que celui utilisé dans la platine inférieure (8) doit être utilisé pour
mesurer la température régnant dans la chambre. Le thermocouple doit être placé à une distance de
6 mm à 9 mm vers le côté droit, derrière le bord arrière de la platine et à mi-hauteur entre les platines.
Le fil du thermocouple doit pénétrer à l'intérieur de la chambre sur une longueur d'au moins 100 mm.
La circulation de l'air dans la chambre est assurée par un ventilateur radial (4) de 75 mm de diamètre,
fonctionnant à une fréquence de rotation de 25 Hz à 28 Hz. L'orifice pour l'admission d'air doit avoir un
diamètre de 60 mm. L'orifice de sortie d'air (5) doit mesurer 40 mm × 45 mm. La grille sur laquelle sont
posées les éprouvettes pendant le conditionnement (2) doit être fixée à 10 mm ± 2 mm au-dessus du
fond de la chambre.
Dimensions en millimètres
Légende
1 chambre chauffante avec porte 6 traverse avec tiges de levage et platine supérieure
2 grille portant les éprouvettes pendant 7 éprouvette
le conditionnement
3 éléments chauffants 8 platine inférieure avec thermocouple
4 ventilateur radial 9 fléau
5 sortie d'air 10 moteur du ventilateur radial
Figure 2 — Exemple de chambre chauffante
5.2 Jauge de mesure
La jauge de mesure de la hauteur et du diamètre des éprouvettes doit être conforme aux exigences de
l'ISO 23529.
ISO 4666-3:2022(F)
5.3 Instrument de mesure du temps
Un chronomètre ou un autre appareil similaire doit être utilisé.
6 Étalonnage
L'appareillage d'essai doit être étalonné conformément au programme donné dans l'Annexe C.
7 Éprouvette
L'éprouvette doit avoir la forme d'un cylindre ayant un diamètre de 17,8 mm ± 0,15 mm et une hauteur
de 25 mm ± 0,25 mm.
La méthode normalisée de préparation de l'éprouvette doit être le moulage direct du cylindre. Il est
suggéré, pour des raisons d'uniformité et de tolérances plus étroites pour l'éprouvette moulée, de
spécifier des dimensions du moule qui tiennent compte du retrait. Une plaque à empreinte d'épaisseur
25,4 mm ± 0,05 mm et de diamètre 18,00 mm ± 0,05 mm, comportant des dégorgeoirs sur la face
supérieure et sur la face inférieure, lorsqu'elle est placée entre deux plaques, constitue un type de
moule approprié.
Une autre méthode possible de préparation de l'éprouvette consiste à la découper dans une plaque
vulcanisée ayant l'épaisseur requise. L'épaisseur de la plaque vulcanisée doit être telle qu'il ne soit pas
nécessaire de la poncer.
L'emporte-pièce circulaire utilisé pour découper l'éprouvette doit avoir un diamètre intérieur de
17,8 mm ± 0,03 mm. Pendant le découpage de l'éprouvette, l'emporte-pièce doit être mis convenablement
en rotation dans une perceuse ou un dispositif similaire et lubrifié à l'aide d'une solution savonneuse.
Une distance minimale de 13 mm doit être maintenue entre le bord tranchant de l'emporte-pièce et
le bord de la plaque. La pression de découpage doit être aussi faible que possible afin de réduire au
minimum les déformations et les variations d'épaisseur sur le diamètre de l'éprouvette.
Il convient de savoir que l'utilisation d'une même durée et d'une même température de vulcanisation,
pour l'éprouvette moulée et pour l'éprouvette découpée dans une plaque, ne produisent pas un état de
vulcanisation équivalent pour les deux types d'éprouvette. Le degré de vulcanisation obtenu est plus
élevé avec l'éprouvette moulée. Il convient d'envisager des ajustements, de préférence de la durée de
vulcanisation, si l'on veut effectuer des comparaisons valables entre les deux types d'éprouvettes.
8 Conditions d'essai
Les conditions d'essai spécifiées dans le Tableau 1 sont normalement utilisées pour les essais aux
flexomètres avec amplitude de déformation constante.
Tableau 1 — Conditions d'essai
Conditions Valeur nominale
Température de la chambre 55 °C ± 1 °C ou 100 °C ± 1 °C
Course (double amplitude) 4,45 mm, 5,71 mm ou 6,35 mm
a
Précontrainte sur l'éprouvette 1,0 MPa ou 2,0 MPa
a
Une précontrainte de 1,0 MPa est équivalente à un poids de 11 kg sur le
fléau; une précontrainte de 2,0 MPa est équivalente à un poids de 22 kg.
Les essais pour lesquels la chambre chauffante est retirée sont dé
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