ISO 604:2002
(Main)Plastics — Determination of compressive properties
Plastics — Determination of compressive properties
This International Standard specifies a method for determining the compressive properties of plastics under defined conditions. A standard test specimen is defined but its length may be adjusted to prevent buckling under load from affecting the results. A range of test speeds is included. The method is used to investigate the compressive behaviour of the test specimens and for determining the compressive strength, compressive modulus and other aspects of the compressive stress/strain relationship under the conditions defined. The method applies to the following range of materials: rigid and semi-rigid [1] thermoplastic moulding and extrusion materials, including compounds filled and reinforced by e.g. short fibres, small rods, plates or granules in addition to unfilled types; rigid and semi-rigid thermoplastic sheet; rigid and semi-rigid thermoset moulding materials, including filled and reinforced compounds; rigid and semirigid thermoset sheet; thermotropic liquid-crystal polymers. In agreement with ISO 10350-1 and ISO 10350-2, this International Standard applies to fibre-reinforced compounds with fibre lengths u 7,5 mm prior to processing. The method is not normally suitable for use with materials reinforced by textile fibres (see references [2] and [5]), fibre-reinforced plastic composites and laminates (see [5]), rigid cellular materials (see [3]) or sandwich structures containing cellular material or rubber (see [4]). The method is performed using specimens which may be moulded to the chosen dimensions, machined from the central portion of a standard multipurpose test specimen (see ISO 3167) or machined from finished or semifinished products such as mouldings or extruded or cast sheet. The method specifies preferred dimensions for the test specimen. Tests which are carried out on specimens of different dimensions, or on specimens which are prepared under different conditions, may produce results which are not comparable. Other factors, such as the test speed and the conditioning of the specimens, can also influence the results. Consequently, when comparable data are required, these factors must be carefully controlled and recorded.
Plastiques — Détermination des propriétés en compression
La présente Norme internationale spécifie une méthode pour la détermination des propriétés en compression des plastiques dans des conditions définies. Une éprouvette normalisée est décrite et sa longueur est ajustée afin d'éviter un flambage sous charge pouvant affecter les résultats. Une gamme de vitesses d'essais est incluse. La méthode est utilisée pour l'étude du comportement en compression des éprouvettes et pour la détermination de la résistance à la compression, du module en compression et d'autres aspects des relations entre la contrainte et la déformation en compression dans les conditions définies. La méthode est applicable à la gammes de matériaux suivants: matériaux thermoplastiques rigides et semi-rigides [1] pour moulage et extrusion, y compris les compositions chargées et renforcées, par exemple, de fibres courtes, fins bâtonnets, plaquettes et granulés, en plus des types non chargés; feuilles thermoplastiques rigides et semi-rigides; matériaux thermodurcissables rigides et semi-rigides pour moulage, y compris les compositions chargées et renforcées; feuilles thermodurcissables rigides et semi-rigides; polymères de cristaux liquides thermotropes. En accord avec l'ISO 10350-1 et l'ISO 10350-2, cette Norme internationale s'applique aux compositions renforcées avec des fibres dont les longueurs avant mise en oeuvre sont inférieures ou égales à 7,5 mm. La méthode ne convient normalement pas à l'utilisation de matériaux renforcés par des fibres textiles (voir les références [2] et [5]), de composites plastiques renforcés par des fibres et de stratifiés (voir [5]), de matériaux alvéolaires rigides (voir [3]), de structures sandwiches contenant des matériaux alvéolaires et de caoutchouc (voir [4]). La méthode est appliquée en utilisant des éprouvettes qui sont soit moulées aux dimensions choisies, soit usinées à partir de la partie centrale de l'éprouvette à usages multiples normalisée (voir ISO 3167) ou usinées à partir de produits finis et semi-finis, tels que pièces moulées ou feuilles extrudées ou coulées. La méthode spécifie les dimensions recommandées pour les éprouvettes. Des essais réalisés avec des éprouvettes de dimensions différentes, ou préparées dans des conditions différentes, peuvent donner des résultats qui ne sont pas comparables. D'autres facteurs, tels que la vitesse d'essai et le conditionnement des éprouvettes peuvent également avoir une répercussion sur les résultats. En conséquence, lorsque des résultats comparables sont nécessaires, ces facteurs doivent être soigneusement contrôlés et enregistrés.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 604
Third edition
2002-03-01
Plastics — Determination of compressive
properties
Plastiques — Détermination des propriétés en compression
Reference number
ISO 604:2002(E)
©
ISO 2002
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ISO 604:2002(E)
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ISO 604:2002(E)
Contents
Foreword.iv
1 Scope .1
2 Normative references.2
3 Terms and definitions .2
4 Principle.4
5 Apparatus .5
6 Test specimens.6
7 Number of test specimens.8
8 Conditioning of test specimens .8
9 Test procedure.9
10 Calculation and expression of results.11
11 Precision.13
12 Test report .13
Annex A (normative) Small test specimens .14
Annex B (informative) Limits of buckling .15
Annex C (normative) Compliance correction.17
Bibliography.18
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ISO 604:2002(E)
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted
by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 604 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 2, Mechanical properties.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 604:1993), which has been technically revised.
a method of correcting for curvature at the beginning of the stress/strain curve is given (see 10.2.2);
a method of correcting for the compliance of the test machine is given (see annex C).
Annexes A and C form a normative part of this International Standard. Annex B is for information only.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 604:2002(E)
Plastics — Determination of compressive properties
1 Scope
This International Standard specifies a method for determining the compressive properties of plastics under defined
conditions. A standard test specimen is defined but its length may be adjusted to prevent buckling under load from
affecting the results. A range of test speeds is included.
The method is used to investigate the compressive behaviour of the test specimens and for determining the
compressive strength, compressive modulus and other aspects of the compressive stress/strain relationship under
the conditions defined.
The method applies to the following range of materials:
[1]
rigid and semi-rigid thermoplastic moulding and extrusion materials, including compounds filled and
reinforced by e.g. short fibres, small rods, plates or granules in addition to unfilled types; rigid and semi-rigid
thermoplastic sheet;
rigid and semi-rigid thermoset moulding materials, including filled and reinforced compounds; rigid and semi-
rigid thermoset sheet;
thermotropic liquid-crystal polymers.
In agreement with ISO 10350-1 and ISO 10350-2, this International Standard applies to fibre-reinforced
compounds with fibre lengths u 7,5 mm prior to processing.
The method is not normally suitable for use with materials reinforced by textile fibres (see references [2] and [5]),
fibre-reinforced plastic composites and laminates (see [5]), rigid cellular materials (see [3]) or sandwich structures
containing cellular material or rubber (see [4]).
The method is performed using specimens which may be moulded to the chosen dimensions, machined from the
central portion of a standard multipurpose test specimen (see ISO 3167) or machined from finished or semi-
finished products such as mouldings or extruded or cast sheet.
The method specifies preferred dimensions for the test specimen. Tests which are carried out on specimens of
different dimensions, or on specimens which are prepared under different conditions, may produce results which
are not comparable. Other factors, such as the test speed and the conditioning of the specimens, can also
influence the results. Consequently, when comparable data are required, these factors must be carefully controlled
and recorded.
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ISO 604:2002(E)
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 291:1997, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
ISO 293:1986, Plastics — Compression moulding test specimens of thermoplastic materials
ISO 294-1:1996, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 1: General
principles, and moulding of multipurpose and bar test specimens
1)
ISO 295:— , Plastics — Compression moulding of test specimens of thermosetting materials
ISO 2602:1980, Statistical interpretation of test results — Estimation of the mean — Confidence interval
ISO 2818:1994, Plastics — Preparation of test specimens by machining
2)
ISO 3167:— , Plastics — Multipurpose test specimens
3)
ISO 5893:— , Rubber and plastics test equipment — Tensile, flexural and compression types (constant rate of
traverse) — Specification
ISO 10724-1:1998, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermosetting powder moulding compounds
(PMCs) — Part 1: General principles and moulding of multipurpose test specimens
3 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the following terms and definitions apply (see also Figure 1).
3.1
gauge length
L
0
initial distance between the gauge marks on the central part of the test specimen
NOTE It is expressed in millimetres (mm).
3.2
test speed
v
rate of approach of the plates of the test machine during the test
NOTE It is expressed in millimetres per minute (mm/min).
3.3
compressive stress
s
compressive load, per unit area of original cross-section, carried by the test specimen
NOTE 1 It is expressed in megapascals (MPa).
1) To be published. (Revision of ISO 295:1991)
2) To be published. (Revision of ISO 3167:1993)
3) To be published. (Revision of ISO 5893:1993)
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ISO 604:2002(E)
NOTE 2 In compression tests, the stresses σ and strains ε are negative. The negative sign, however, is generally omitted. If
this generates confusion, e.g. in comparing tensile and compressive properties, the negative sign may be added for the latter.
This is unnecessary for the nominal compressive strain ε .
c
3.3.1
compressive stress at yield
σ
y
first stress at which an increase in strain (see 3.4) occurs without an increase in stress (see Figure 1, curve a, and
note 2 to 3.3)
NOTE 1 It is expressed in megapascals (MPa).
NOTE 2 It may be less than the maximum attainable stress.
3.3.2
compressive strength
σ
M
maximum compressive stress sustained by the test specimen during a compressive test (see Figure 1 and note 2
to 3.3)
NOTE It is expressed in megapascals (MPa).
3.3.3
compressive stress at break (rupture)
σ
B
compressive stress at break of the test specimen (see Figure 1 and note 2 to 3.3)
NOTE It is expressed in megapascals (MPa).
3.3.4
compressive stress at x % strain
σ
x
stress at which the strain reaches a specified value x % (see 3.5)
NOTE 1 It is expressed in megapascals (MPa).
NOTE 2 The compressive stress at x % strain may be measured, e.g., if the stress/strain curve does not exhibit a yield point
(see Figure 1, curve b, and note 2 to 3.3). In this case, x is taken from the relevant product standard or agreed upon by the
interested parties. In any case, x will have to be lower than the strain at compressive strength.
3.4
compressive strain
ε
decrease in length per unit original gauge length L [see 10.2, equation (6), and note 2 to 3.3]
0
NOTE It is expressed as a dimensionless ratio or percentage (%).
3.5
nominal compressive strain
ε
c
decrease in length per unit original length L of the test specimen [see 10.2, equation (8)]
NOTE It is expressed as a dimensionless ratio or percentage (%).
3.5.1
nominal compressive yield strain
ε
cy
strain corresponding to the compressive stress at yield σ (see 3.3.1)
y
NOTE It is expressed as a dimensionless ratio or percentage (%).
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ISO 604:2002(E)
3.5.2
nominal compressive strain at compressive strength
ε
cM
strain corresponding to the compressive strength σ (see 3.3.2)
M
NOTE It is expressed as a dimensionless ratio or percentage (%).
3.5.3
nominal compressive strain at break
ε
cB
strain at break of the test specimen
NOTE It is expressed as a dimensionless ratio or percentage (%).
3.6
compressive modulus
E
c
ratio of the stress difference (σ – σ ) to the corresponding strain difference values (ε = 0,002 5 minus
2 1 2
ε = 0,000 5) [see 10.3, equation (9)]
1
NOTE 1 It is expressed in megapascals (MPa).
NOTE 2 The compression modulus is calculated on the basis of the compressive strain ε only (see 3.4).
NOTE 3 With computer-aided equipment, the determination of the modulus E using two distinct stress/strain points may be
c
replaced by a linear regression procedure applied to the part of the curve between these points.
4 Principle
The test specimen is compressed along its major axis at constant speed until the specimen fractures or until the
load or the decrease in length reaches a predetermined value. The load sustained by the specimen is measured
during this procedure.
Figure 1 — Typical stress/strain curves
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ISO 604:2002(E)
5 Apparatus
5.1 Test machine
5.1.1 General
The test machine shall comply with ISO 5893, and meet the specifications given in 5.1.2 to 5.1.5, as follows.
5.1.2 Test speeds
The machine shall be capable of maintaining the test speeds as specified in Table 1. If other speeds are used, the
machine shall be capable of maintaining the speed to a tolerance of ± 20 % for speeds less than 20 mm/min and
± 10 % for speeds greater than 20 mm/min.
Table 1 — Recommended test speeds
Test speed v Tolerance
mm/min %
1 ± 20
2
± 20
5 ± 20
10 ± 20
a
20 ± 10
a
This tolerance is smaller than that indicated in ISO 5893.
Acceleration, seating and machine compliance may contribute to a curved region at the start of the stress/strain
curve. This can be avoided as explained in 9.4 and 9.6.
5.1.3 Compression tool
Hardened-steel compression plates shall be used to apply the deformation load to the test specimen, so
constructed that the load sustained by the specimen is axial to within 1:1 000 and is transmitted through polished
surfaces which are flat to within 0,025 mm, parallel to each other and perpendicular to the loading axis.
NOTE A self-aligning device may be used where required.
5.1.4 Load indicator
The load indicator shall incorporate a mechanism capable of showing the total compressive force sustained by the
test specimen. The mechanism shall be essentially free of inertia lag at the specified test speed and shall indicate
the value of the load with an accuracy of ± 1 %, or better, of the relevant value.
NOTE Systems have become commercially available that use ring-shaped strain gauges, and thus any lateral forces which
may be generated by misalignment of the test set-up are compensated for (see 9.3).
5.1.5 Extensometer
The extensometer shall incorporate a mechanism suitable for determining the relative change in length of the
appropriate part of the test specimen. If compressive strain ε is to be measured (the preferred approach), then this
length is the gauge length; otherwise, for nominal compressive strain ε , it is the distance between the contact
c
surfaces of the compression tool. It is desirable, but not essential, that this instrument automatically records this
distance.
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The instrument shall be essentially free of inertia lag at the specified test speed. For modulus determination using a
type A specimen, it shall be accurate to ± 1 %, or better, of the strain interval used. This corresponds to ± 1 µm for
the measurement of the compressive modulus, based on a gauge length of 50 mm and a strain interval of 0,2 %.
When the extensometer is attached to the test specimen, care shall be taken to ensure that any distortion of or
damage to the test specimen is minimal. It is also essential that there is no slippage between the extensometer and
the test specimen.
The specimens may also be instrumented with longitudinal strain gauges, the accuracy of which shall be 1 %, or
–5
better, of the strain interval used. This corresponds to a strain accuracy of 2,0 ¥ 10 for the measurement of the
modulus. The gauges, the specimen surface preparation method and the bonding agents used shall be chosen to
ensure adequate performance with the material under test.
NOTE Slight misalignment and initial warpage of the test specimen may generate differences in strain between the
opposite surfaces of the specimen, resulting in errors at low strains. In these cases, the use of strain-measuring methods that
average the strain on the two opposite sides of the specimen may be used. However, the use of strain gauges on either side of
the specimen, with independent data collection, will detect buckling and bending much more rapidly than will devices that
average the strain on the opposite surfaces.
5.2 Devices for measuring the dimensions of the test specimens
5.2.1 Rigid materials
Use a micrometer, or equivalent, reading to 0,01 mm or better, to measure the thickness, width and length.
The dimensions and shape of the anvils shall be suitable for the specimens being tested and shall not exert a force
on the specimen such as to detectably alter the dimension being measured.
5.2.2 Semi-rigid materials
Micrometer, or equivalent, reading to 0,01 mm or better and provided with a flat circular foot which applies a
pressure of 20 kPa ± 3 kPa, to measure the thickness.
6 Test specimens
6.1 Shape and dimensions
6.1.1 General
Test specimens shall be in the shape of a right prism, cylinder or tube.
The dimensions of the test specimens shall be such that the following inequality is satisfied (see also annex B):
2
x
ε * u 0,4 (1)
c
2
l
where
ε * is the maximum nominal compressive strain, expressed as a dimensionless ratio, which occurs during the
c
test;
l is the length of the specimen, measured parallel to the axis of the compressive force;
x is the diameter of the cylinder, the outer diameter of the tube or the thickness (the shortest side of the
cross-section) of the prism, depending on the shape of the test specimen.
6 © ISO 2002 – All rights reserved
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ISO 604:2002(E)
NOTE 1 For measurement of the compressive modulus E as defined in 3.6, a value of the dimensionless ratio x/l of > 0,08 is
c
recommended.
NOTE 2 When carrying out compression tests in general, a value of the dimensionless ratio x/l of W 0,4 is recommended.
This corresponds to a maximum compressive strain of about 6 %.
Equation (1) is based upon the linear stress/strain behaviour of the material under test. Values of ε* two to three
c
times higher than the maximum strain used in the test shall be chosen with increasing compressive strain and
ductility of the material.
6.1.2 Preferred test specimens
The preferred dimensions for test specimens are given in Table 2.
Table 2 — Dimensions of preferred specimen types
Dimension
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 604
Troisième édition
2002-03-01
Plastiques — Détermination des propriétés
en compression
Plastics — Determination of compressive properties
Numéro de référence
ISO 604:2002(F)
©
ISO 2002
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ISO 604:2002(F)
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Imprimé en Suisse
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ISO 604:2002(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .2
3 Termes et définitions.2
4 Principe.5
5 Appareillage .5
6 Éprouvettes .6
7 Nombre d’éprouvettes.8
8 Conditionnement des éprouvettes .9
9 Mode opératoire.9
10 Calcul et expression des résultats .11
11 Fidélité .13
12 Rapport d’essai.13
Annexe A (normative) Petites éprouvettes.15
Annexe B (informative) Limite de flambage .16
Annexe C (normative) Correction de la complaisance .18
Bibliographie.19
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ISO 604:2002(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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale 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.
L'ISO 604 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 2, Propriétés
mécaniques.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 604:1993), qui a fait l'objet d'une révision.
une méthode de compensation du pied de courbe contrainte-déformation a été introduite (voir 10.2.2);
une méthode de correction de la complaisance a été introduite (voir l'annexe C).
Les annexes A et C constituent des éléments normatifs de la présente Norme internationale. L'annexe B est
donnée uniquement à titre d’information.
iv © ISO 2002 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 604:2002(F)
Plastiques — Détermination des propriétés en compression
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode pour la détermination des propriétés en compression des
plastiques dans des conditions définies. Une éprouvette normalisée est décrite et sa longueur est ajustée afin
d’éviter un flambage sous charge pouvant affecter les résultats. Une gamme de vitesses d’essais est incluse.
La méthode est utilisée pour l’étude du comportement en compression des éprouvettes et pour la détermination de
la résistance à la compression, du module en compression et d’autres aspects des relations entre la contrainte et
la déformation en compression dans les conditions définies.
La méthode est applicable à la gammes de matériaux suivants:
[1]
matériaux thermoplastiques rigides et semi-rigides pour moulage et extrusion, y compris les compositions
chargées et renforcées, par exemple, de fibres courtes, fins bâtonnets, plaquettes et granulés, en plus des
types non chargés; feuilles thermoplastiques rigides et semi-rigides;
matériaux thermodurcissables rigides et semi-rigides pour moulage, y compris les compositions chargées et
renforcées; feuilles thermodurcissables rigides et semi-rigides;
polymères de cristaux liquides thermotropes.
En accord avec l'ISO 10350-1 et l'ISO 10350-2, cette Norme internationale s'applique aux compositions renforcées
avec des fibres dont les longueurs avant mise en œuvre sont inférieures ou égales à 7,5 mm.
La méthode ne convient normalement pas à l’utilisation de matériaux renforcés par des fibres textiles (voir les
références [2] et [5]), de composites plastiques renforcés par des fibres et de stratifiés (voir [5]), de matériaux
alvéolaires rigides (voir [3]), de structures sandwiches contenant des matériaux alvéolaires et de caoutchouc
(voir [4]).
La méthode est appliquée en utilisant des éprouvettes qui sont soit moulées aux dimensions choisies, soit usinées
à partir de la partie centrale de l’éprouvette à usages multiples normalisée (voir ISO 3167) ou usinées à partir de
produits finis et semi-finis, tels que pièces moulées ou feuilles extrudées ou coulées.
La méthode spécifie les dimensions recommandées pour les éprouvettes. Des essais réalisés avec des
éprouvettes de dimensions différentes, ou préparées dans des conditions différentes, peuvent donner des résultats
qui ne sont pas comparables. D’autres facteurs, tels que la vitesse d’essai et le conditionnement des éprouvettes
peuvent également avoir une répercussion sur les résultats. En conséquence, lorsque des résultats comparables
sont nécessaires, ces facteurs doivent être soigneusement contrôlés et enregistrés.
© ISO 2002 – Tous droits réservés 1
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ISO 604:2002(F)
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 291:1997, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d’essai
ISO 293:1986, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermoplastiques
ISO 294-1:1996, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 1:
Principes généraux, et moulage des éprouvettes à usages multiples et des barreaux
1)
ISO 295:— , Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermodurcissables
ISO 2602:1980, Interprétation statistique de résultats d’essais — Estimation de la moyenne — Intervalle de
confiance
ISO 2818:1994, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage
2)
ISO 3167:— , Plastiques — Éprouvettes à usages multiples
3)
ISO 5893:— , Appareils d’essai du caoutchouc et des plastiques — Types pour traction, flexion et compression
(vitesse de translation constante) — Spécifications
ISO 10724-1:1998, Plastiques — Moulage par injection d'éprouvettes en compositions de poudre à mouler (PMC)
thermodurcissables — Partie 1: Principes généraux et moulage d'éprouvettes à usages multiples
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s’appliquent (voir
également la Figure 1).
3.1
longueur de référence
L
0
distance initiale entre les repères de la partie centrale de l’éprouvette
NOTE Elle est exprimée en millimètres (mm).
3.2
vitesse d’essai
v
taux d’approche des plateaux de la machine d’essai pendant l’essai
NOTE Elle est exprimée en millimètres par minute (mm/min).
1)
À publier. (Révision de l'ISO 295:1991)
2)
À publier. (Révision de l'ISO 3167:1993)
3)
À publier. (Révision de l'ISO 5893:1993)
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3.3
contrainte en compression
s
charge de compression par unité de surface de la section transversale initiale supportée par l’éprouvette
NOTE 1 Elle est exprimée en mégapascals (MPa).
NOTE 2 Pour les essais en compression, les contraintes σ et les déformations ε sont négatives. Le signe négatif est
cependant généralement omis. Si cela crée une confusion, par exemple dans la comparaison des propriétés de traction et de
compression, le signe négatif peut être ajouté pour ces dernières. Cela n’est pas nécessaire pour les déformations nominales
en compression ε .
c
3.3.1
contrainte de compression au seuil d’écoulement
σ
y
première contrainte pour laquelle un accroissement de la déformation (voir 3.4) se produit sans un accroissement
de la contrainte (voir Figure 1, courbe a, et notes 2 à 3.3)
NOTE 1 Elle est exprimée en mégapascals (MPa).
NOTE 2 Elle peut être inférieure à la contrainte maximale pouvant être atteinte.
3.3.2
résistance à la compression
σ
M
contrainte de compression maximale supportée par l’éprouvette pendant un essai de compression (voir Figure 1 et
note 2 de 3.3)
NOTE Elle est exprimée en mégapascals (MPa).
3.3.3
contrainte en compression à la rupture
σ
B
contrainte de compression à la rupture de l’éprouvette (voir Figure 1 et note 2 de 3.3)
NOTE Elle est exprimée en mégapascals (MPa).
3.3.4
contrainte en compression à x % de déformation
σ
x
contrainte pour laquelle la déformation atteint la valeur prescrite x % (voir 3.5)
NOTE 1 Elle est exprimée en mégapascals (MPa).
NOTE 2 La contrainte en compression à x % de déformation peut être mesurée, par exemple, si la courbe
contrainte/déformation ne présente pas de point d’écoulement (voir Figure 1, courbe b, et note 2 de 3.3). Dans ce cas, la valeur
de x doit être celle indiquée dans la norme du produit concerné ou celle agréée par les parties intéressées. Cependant, dans
chaque cas, la valeur de x doit être inférieure à la déformation à la résistance à la compression.
3.4
déformation en compression
ε
décroissance en longueur par unité de longueur initiale de la longueur de référence L [voir 10.2, équation (6) et
0
note 2 de 3.3]
NOTE Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
3.5
déformation en compression nominale
ε
c
décroissance en longueur par unité de la longueur initiale L de l’éprouvette [voir 10.2, équation (8)]
NOTE Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
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3.5.1
déformation en compression nominale au seuil d’écoulement
ε
cy
déformation correspondant à la contrainte au seuil d’écoulement σ (voir 3.3.1)
y
NOTE Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
3.5.2
déformation nominale en compression au seuil de résistance en compression
ε
cM
déformation correspondant à la résistance en compression σ (voir 3.3.2)
M
NOTE Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
3.5.3
déformation nominale en compression à la rupture
ε
cB
déformation de l’éprouvette à la rupture
NOTE Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
3.6
module en compression
E
c
rapport de la différence des contraintes (σ – σ ) à la différence de déformation correspondante (ε = 0,002 5
2 1 2
moins ε = 0,000 5) [voir 10.3, équation (9)]
1
NOTE 1 Il est exprimé en mégapascals (MPa).
NOTE 2 Le module en compression doit être calculé uniquement à partir de la déformation en compression ε (voir 3.4).
NOTE 3 La détermination du module E à l’aide d’un équipement informatique, en utilisant deux points distincts
c
contrainte/déformation, peut être remplacée par une procédure en régression linéaire appliquée à la partie de la courbe entre
ces deux points mentionnés.
Figure 1 — Courbes types contrainte/déformation
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4 Principe
L’éprouvette est comprimée le long de son axe principal, à une vitesse constante, jusqu’à la rupture de l’éprouvette
ou jusqu’à ce que la charge ou la décroissance en longueur ait atteint une valeur prédéterminée. Durant cet essai,
la charge supportée par l’éprouvette est mesurée.
5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
5.1.1 Généralités
La machine doit être conforme à l’ISO 5893 et répondre aux spécifications données de 5.1.2 à 5.1.5, comme suit.
5.1.2 Vitesse d’essai
La machine d’essai doit être capable de maintenir les vitesses d’essai comme spécifiées dans le Tableau 1. Si
d'autres vitesses sont utilisées, la machine doit être capable de maintenir la vitesse avec une tolérance de ± 20 %
pour les vitesses inférieures à 20 mm/min et ± 10 % pour les vitesses supérieures à 20 mm/min.
Tableau 1 — Vitesses d'essai recommandées
Vitesse d'essai v Tolérance
mm/min %
1
± 20
2 ± 20
5 ± 20
10
± 20
a
20
± 10
a
Cette tolérance est inférieure à celle indiquée dans l’ISO 5893.
L’accélération, le positionnement de l’éprouvette et la complaisance de la machine peuvent contribuer à la
formation d’un pied de courbe contrainte/déformation. Pour éviter que les courbes contrainte/déformation ne
présentent ces pieds, voir 9.4 et 9.6.
5.1.3 Outil de compression
Des plateaux de compression en acier trempé doivent être utilisés pour appliquer la déformation à l’éprouvette,
conçus de façon que la charge supportée par l’éprouvette soit axiale à 1:1 000 près et transmise par l’intermédiaire
de surfaces polies d’une planéité à 0,025 mm près, parallèles l’une par rapport à l’autre et perpendiculaires à l’axe
de charge.
NOTE Un dispositif d’auto-alignement peut être utilisé si cela est requis.
5.1.4 Indicateur de charge
L’indicateur de charge doit comporter un mécanisme capable d’indiquer la charge totale de compression supportée
par l’éprouvette. Ce mécanisme doit être pratiquement exempt d’inertie à la vitesse d’essai spécifiée et doit
indiquer la valeur de la charge avec une précision minimale de ± 1 % de la valeur appliquée.
NOTE Des systèmes aujourd’hui commercialisés utilisent des jauges de contrainte annulaires qui compensent les forces
latérales susceptibles d’être engendrées par le désalignement du dispositif d’essai (voir 9.3).
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5.1.5 Extensomètre
L’extensomètre doit comporter un dispositif permettant de déterminer la variation relative de la longueur de la partie
appropriée de l’éprouvette. Si une déformation en compression ε doit être mesurée (cela est recommandé), la
longueur est, dans ce cas, la longueur de référence; pour une déformation nominale en compression ε , c’est la
c
distance entre les faces de contact de l’outil de compression. Il est souhaitable, mais non essentiel, que cet
instrument enregistre automatiquement cette distance.
Cet instrument doit être exempt de retard dû à l’inertie à la vitesse d’essai spécifiée. Pour la détermination du
module en utilisant une éprouvette de type A, il doit avoir une précision de ± 1 % ou supérieure pour l’intervalle de
déformation concerné. Ceci correspond à ± 1 µm pour la mesure du module en traction, sur la base d’une longueur
de référence de 50 mm et d’un intervalle de déformation de 0,2 %.
Lorsqu’un extensomètre est fixé à l’éprouvette, il faut s’assurer que toute distorsion ou dommage pouvant survenir
à l’éprouvette soit minimal, et il est essentiel qu’aucun glissement ne se produise entre l’extensomètre et
l’éprouvette.
Il est aussi possible d’utiliser des jauges de contrainte longitudinales sur les éprouvettes dont la précision doit être
au minimum de 1 % de la limite supérieure de la valeur réelle. Ceci correspond à une précision de la déformation
–5
de 2,0 ¥ 10 pour la mesure du module. Les jauges, la préparation de surface et les liants utilisés doivent être
choisis de manière à assurer une efficacité suffisante pour le matériau retenu.
NOTE Des erreurs aux faibles déformations peuvent résulter d’un désalignement, même mineur, et d’un gauchissement
initial de l’éprouvette, engendrant des différences de déformation sur les faces opposées de l’éprouvette. Il est alors possible
d’utiliser des méthodes de mesure des déformations qui permettent d’établir la moyenne des déformations sur les faces
opposées de l’éprouvette. Toutefois, en mettant en opposition des jauges de déformation sur chacune des faces de l’éprouvette
avec une acquisition des données indépendante, le flambage et la courbure seront beaucoup plus rapidement détectés qu’avec
les outils permettant d’établir la moyenne des déformations sur les faces opposées de l’éprouvette.
5.2 Appareillage pour le mesurage des dimensions des éprouvettes
5.2.1 Matériaux rigides
Un micromètre ou un instrument équivalent, avec une précision de lecture d’au moins 0,01 mm pour le mesurage
de l’épaisseur, de la largeur et de la longueur doit être utilisé.
Les dimensions et la forme des palpeurs doivent convenir aux éprouvettes mesurées et ne doivent pas exercer sur
elles une force susceptible d’altérer sensiblement la dimension à mesurer.
5.2.2 Matériaux semi-rigides
Un micromètre ou un instrument équivalent, avec une précision de lecture d’au moins 0,01 mm et pourvu d’une
touche plate circulaire appliquant une pression de 20 kPa ± 3 kPa pour le mesurage de l’épaisseur, doit être utilisé.
6 Éprouvettes
6.1 Formes et dimensions
6.1.1 Généralités
Les éprouvettes doivent avoir la forme d’un prisme droit, d’un cylindre ou d’un tube.
Les dimensions des éprouvettes doivent être choisies conformément aux conditions de l’équation suivante (voir
aussi l'annexe B):
2
x
ε * u 0,4 (1)
c
2
l
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où
*
e est la déformation en compression maximale nominale, exprimée comme un rapport sans dimension,
c
pouvant se produire pendant l’essai;
l est la longueur de l’éprouvette, mesurée parallèlement à l’axe de la force de compression;
x est le diamètre du cylindre, le diamètre extérieur d’un tube ou l’épaisseur (le plus petit côté de la section
transversale) d’un prisme, selon la forme de l’éprouvette.
NOTE 1 Pour le mesurage du module en compression E conformément à 3.6, le rapport sans dimension x/l > 0,08 est
c
recommandé.
NOTE 2 En général, pour les essais en compression, le rapport dimensionnel x/l W 0,4 est recommandé. Ceci correspond à
une déformation en compression maximale de 6 % environ.
L’équation (1) est basée sur un comportement contrainte/déformation linéaire du matériau soumis à l’essai. Les
valeurs de ε* , deux à trois fois plus élevées que la déformation maximale utilisée pour l’essai, doivent être choisies
c
en fonction de l’accroissement de la déformation en compression et de la ductilité du matériau.
6.1.2 Éprouvettes recommandées
Les dimensions recommandées des éprouvettes sont données dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Dimensions des éprouvettes recommandées
Dimensions en millimètres
Largeur, b Épaisseur, h
Type Mesurage Longueur, l
50 ± 2
A Module
10 ± 0,2 4 ± 0,2
B Résistance 10 ± 0,2
Il convient de découper les éprouvettes dans une éprouvette à usages multiples (voir ISO 3167).
NOTE L’annexe A détaille l’utilisation de deux types de petites éprouvettes à utiliser lorsque, pour un produit, un manque
de matière ou des contraintes géométriques ne permettent pas d’utiliser les éprouvettes recommandées.
6.2 Préparation
6.2.1 Compositions pour moulage et extrusion
Les éprouvettes doivent être préparées conformément à la norme du matériau concerné. Lorsqu’il n’existe aucune
spécification, les éprouvettes doivent être moulées directement par compression ou par injection à partir du
matériau conformément à l’ISO 293, à l’ISO 294-1, à l’ISO 295 ou à l’ISO 10724-1, selon le cas, à moins que
d’autres dispositions n’aient été agréées entre les parties intéressées.
6.2.2 Feuilles
Les éprouvettes doivent être usinées à partir de feuilles conformément à l’ISO 2818.
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6.2.3 Usinage
Toutes les opérations d’usinage doivent être réalisées soigneusement de façon à obtenir des surfaces lisses. Un
soin tout particulier doit être donné à l’usinage des extrémités de façon à obtenir des surfaces lisses, plates,
parallèles avec des bords à angles droits et propres, et perpendiculaires à 0,025 mm près par rapport au plus
grand axe de l’éprouvette.
Il est recommandé d’usiner les extrémités de l’éprouvette à l’aide d’un tour ou d’une fraiseuse.
6.2.4 Repères
Lorsque des indicateurs de déformation optiques sont utilisés, il est nécessaire d’apposer les repères sur
l’éprouvette afin de définir la longueur de référence. Ceux-ci doivent être approximativement équidistants du centre
de l’éprouvette et la distance entre les repères doit être mesurée avec une précision de 1 % ou supérieure.
Les repères ne doivent pas être réalisés à l’aide de rayures, frappés ou imprimés sur l’éprouvette de façon à
occasionner des dommages au matériau soumis à l’essai. On doit s’assurer que les moyens de marquage n’ont
pas d’effet destructeur sur le matériau soumis à l’essai et qu'ils sont aussi étroits que possible.
6.3 Contrôle
Les éprouvettes doivent être exemptes de torsion. Les surfaces et les bords doivent être exempts de rayures,
creux, retassures, bavures et autres imperfections susceptibles d’avoir une répercussion sur les résultats. Les
surfaces faces aux plateaux de compression doivent être parallèles et à angle droit avec la direction longitudinale.
Les éprouvettes doivent être contrôlées pour vérifier la conformité avec ces exigences, par une observation
visuelle de la rectitude des bords, de la perpendicularité, de la planéité et par la mesure à l’aide de comparateurs
micrométriques.
Des éprouvettes présentant un écart observable ou mesurable par rapport à l’une ou plusieurs de ces exigences
doivent être éliminées ou usinées aux dimensions et à la forme correctes avant l’essai.
NOTE Les éprouvettes moulées par injection ont habituellement des angles de dépouille compris entre 1° et 2° pour
faciliter le démoulage. Par conséquent les faces des côtés des éprouvettes moulées ne sont généralement pas parallèles.
6.4 Matériaux anisotropes
6.4.1 Dans le cas des matériaux anisotropes, les éprouvettes doivent être choisies de façon que la contrainte de
compression soit appliquée dans le même sens que celui appliqué aux produits (articles moulés, feuilles, tubes,
etc.) pendant leur utilisation, s’il est connu.
6.4.2 La relation entre les dimensions de l’éprouvette et celles du produit déterminent la possibilité de l’utilisation
des éprouvettes recommandées. Dans le cas où l’utilisation de l'une des éprouvettes recommandées est
impossible, les dimensions du produit régissent le choix des dimensions des éprouvettes de même que 6.1. Il est à
noter que l’orientation et les dimensions des éprouvettes ont parfois une influence très significative sur les résultats
d’essai.
6.4.3 Lorsque le matériau manifeste une différence significative des propriétés en compression dans deux
directions principales, il doit être essayé dans ces deux directions. Si, en fonction de l’application à laquelle il est
destiné, ce matériau doit être soumis à une contrainte en compression selon une orientation spécifique par rapport
à la direction principale, il est préférable de réaliser l’essai du matériau selon cette orientation.
L’orientation des éprouvettes par rapport aux directions principales doit être notée.
7 Nombre d’éprouvettes
7.1 Un minimum de cinq éprouvettes doivent être soumises à l’essai pour chaque échantillon dans le cas de
matériaux isotropes.
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7.2 Un minimum de dix éprouvettes, cinq perpendiculaires et cinq parallèles à l’axe principal d’anisotropie,
doivent être soumises à l’essai pour chaque échantillon dans le cas de matériaux anisotropes.
7.3 Les éprouvettes qui se rompent à cause d’un défaut manifeste doivent être éliminées et des éprouvettes
supplémentaires doivent être essayées.
8 Conditionnement des éprouvettes
Les éprouvettes doivent être conditionnées comme spécifié dans la Norme internationale du matériau concerné.
En l’absence de cette information, la condition la plus appropriée doit être sélectionnée dans l’ISO 291, sauf
indication contraire agréée par les parties intéressées.
La condition recommandée est l’atmosphère 23/50, sauf lorsque les propriétés en compression du matériau sont
connues pour être insensibles à l’humidité; dans ce cas, un contrôle d’humidité n’est pas nécessaire.
9 Mode opératoire
9.1 Atmosphère d’essai
Effectuer l’essai dans l’une des atmosphères normales spécifiées dans l’ISO 291, de préférence dans la même
atmosphère que celle utilisée pour le conditionnement.
9.2 Mesurage des dimensions de l’éprouvette
Mesurer la largeur et l’épaisseur ou les diamètres de l'éprouvette en trois points de sa longueur et calculer la valeur
moyenne de l’aire de la section transversale.
Mesurer la longueur de chaque éprouvette à 1 % près.
9.3 Montage de l’éprouvette
Placer l’éprouvette entre les surfaces des plateaux de compression et aligner la ligne centrale des surfaces des
p
...
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