ISO 13802:1999
(Main)Plastics — Verification of pendulum impact-testing machines — Charpy, Izod and tensile impact-testing
Plastics — Verification of pendulum impact-testing machines — Charpy, Izod and tensile impact-testing
Plastiques — Vérification des machines d'essai de choc pendulaire — Essais de choc Charpy, Izod et de choc-traction
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13802
First edition
1999-10-15
Plastics — Verification of pendulum impact-
testing machines — Charpy, Izod and
tensile impact-testing
Plastiques — Vérification des machines d'essai de choc pendulaire —
Essais de choc Charpy, Izod et choc-traction
A
Reference number
ISO 13802:1999(E)
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ISO 13802:1999(E)
Contents
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Definitions .2
4 Measurement instruments .3
5 Verification of test machines.5
6 Time interval between verifications .19
7 Verification report.20
Annex A (informative) Relationship between the various pendulum lengths.21
Annex B (informative) Ratio of frame mass to pendulum mass.23
Annex C (informative) Deceleration of pendulum during impact .25
Annex D (informative) Interrelationship between the movement of the pendulum and that of the frame .27
Annex E (informative) Gauge plate for verification of Charpy impact pendulums.33
© ISO 1999
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic
or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Switzerland
Internet iso@iso.ch
Printed in Switzerland
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© ISO
ISO 13802:1999(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.
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.
International Standard ISO 13802 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 2,
Mechanical properties.
Annexes A to E of this International Standard are for information only.
iii
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INTERNATIONAL STANDARD © ISO ISO 13802:1999(E)
Plastics — Verification of pendulum impact-testing
machines — Charpy, Izod and tensile impact-testing
1 Scope
This International Standard specifies methods for the verification of pendulum impact-testing machines used for the
Charpy impact test, Izod impact test and tensile impact test described in ISO 179-1, ISO 180 and ISO 8256,
respectively.
The test machines covered by this International Standard are of the pendulum type. The impact energy W (see
3.12) absorbed in impacting a test specimen is taken as being equal to the difference between the potential energy
E (see 3.11) of the pendulum and the energy remaining in the pendulum after impacting the specimen. The impact
energy is corrected for friction and air-resistance losses (see Table 2 and 5.6).
Methods are described for verification of the geometrical and physical properties of the different parts of the test
machine. The verification of some geometrical properties is difficult to perform on the assembled instrument. It is
therefore assumed that the manufacturer is responsible for the verification of such properties and for providing
reference planes on the instrument that enable proper verification in accordance with this International Standard.
These methods are for use when the machine is being installed, is being repaired, has been moved or is
undergoing periodic checking.
This International Standard is applicable to pendulum-type impact-testing machines, of different capacities and/or
designs, with the geometrical and physical properties defined in clause 5.
A pendulum impact-testing machine verified in accordance with this International Standard, and assessed as
satisfactory, is considered suitable for impact testing with unnotched and notched test specimens of different types.
Annex A describes the relationships between the various characteristic pendulum lengths, the potential energy and
the moment of inertia of the pendulum.
Annex B explains how to calculate the ratio of frame mass to pendulum mass required to avoid errors in the impact
energy.
Annex C describes, for Charpy impact testing, the changes in pendulum velocity just after impact as a function of
impact energy and gives the ranges of impact energies for the measurement of which pendulums of specified
capacity have to be used.
Annex D discusses the stiffness of the base of the frame necessary to avoid resonant oscillations in the frame due
to reaction forces caused by the moving pendulum.
Annex E gives the dimensions of a gauge plate suitable for the verification of Charpy impact-testing machines.
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,
1
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the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain registers of
currently valid International Standards.
1)
ISO 179-1:— , Plastics — Determination of Charpy impact properties — Part 1: Non-instrumented impact test.
ISO 179-2:1997, Plastics — Determination of Charpy impact properties — Part 2: Instrumented impact test.
2)
ISO 180:— , Plastics — Determination of Izod impact strength.
ISO 8256:1990, Plastics — Determination of tensile-impact strength.
3 Definitions
For the purposes of this International Standard, the following definitions apply.
3.1
verification
proof, with the use of calibrated standards or standard reference materials, that the calibration of an instrument is
acceptable
3.2
calibration
set of operations that establish, under specified conditions, the relationship between values indicated by a
measuring instrument or measuring system and values corresponding to appropriate standards or known values
derived from standards
3.3
period of oscillation of the pendulum
T
P
period, expressed in seconds, of a single complete oscillation (to and fro) of the pendulum, oscillating at angles of
oscillation of less that 5° to each side of the vertical
3.4
centre of percussion
point on a pendulum at which a perpendicular impact in the plane of swing does not cause reaction forces at the
axis of rotation of the pendulum
3.5
pendulum length
L
P
distance, expressed in metres, between the axis of rotation of the pendulum and the centre of percussion (3.4); it is
the length of an equivalent theoretical pendulum mass concentrated at the point which gives the same period of
oscillation with its T (3.3) as the actual pendulum
P
3.6
gravity length
L
M
distance, expressed in metres, between the axis of rotation of the pendulum and the centre of gravity of the
pendulum
3.7
gyration length
L
G
distance, expressed in metres, between the axis of rotation of the pendulum and the point at which the pendulum
mass m would have to be concentrated to give the same moment of inertia as the pendulum
P
1
)
To be published. (Revision of ISO 179:1993)
2)
To be published. (Revision of ISO 180:1993)
2
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3.8
impact length
L
I
distance, expressed in metres, between the axis of the rotation of the pendulum and the point of impact of the
striking edge at the centre of the specimen face
3.9
starting angle
a
0
angle, expressed in degrees, relative to the vertical, from which the pendulum is released
NOTE Usually the test specimen is impacted at the lowest point of the pendulum swing (a = 0°). In this case, the starting
I
angle will also be the angle of fall [see Figure 1b)].
3.10
impact velocity
n
I
velocity, expressed in metres per second, of the pendulum at the moment of impact
3.11
potential energy
E
potential energy, expressed in joules, of the pendulum in its starting position, relative to its position at impact
3.12
impact energy
W
energy, expressed in joules, required to deform, break and push away the test specimen
3.13
frame
that part of the machine carrying the pendulum bearings, the supports, the vice and/or clamps, the measurement
instruments and the mechanism for holding and releasing the pendulum; the mass of the frame, m , is expressed in
F
kilograms
3.14
period of oscillation of the frame
T
F
period, expressed in seconds, of the freely decaying, horizontal oscillation of the frame; it characterizes the
oscillation of the frame vibrating against the stiffness of the (resilient) mounting, e.g. a test bench and/or its
foundation (which may include damping material for instance) (see annex D)
3.15
mass of the pendulum
m
P,max
mass, expressed in kilograms, of the heaviest pendulum used
4 Measurement instruments
The verification methods described in this International Standard call for the use of straight edges, vernier calipers,
set squares, levels and dynamometers, load cells or scales and timing devices to check if the geometrical and
physical properties of the components of the test machine conform to the requirements given in this International
Standard.
These measurement instruments shall be accurate enough to measure the parameters within the tolerance limits
given in clause 5.
3
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a) Quantities necessary to determine the horizontal moment
b) Quantities necessary for scale calibration and for potential-energy calculations
Key
1 Axis of rotation 4 Angle of rise, a
R
2 Vertical force, F 5 Starting angle, a
H 0
3 Centre of percussion
Figure 1 — Quantities necessary for energy verification
4
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5 Verification of test machines
5.1 Components of test machines
The essential components are as follows:
5.1.1 Pendulum
5.1.1.1 Pendulum rod.
5.1.1.2 Striker, with striking edge for bending impact tests (see ISO 179 and ISO 180) or with striking surfaces or
clamps for tensile impact testing (see ISO 8256:1990, test methods A and B respectively).
5.1.2 Frame
5.1.2.1 Test specimen supports, for Charpy impact testing (see ISO 179);
5.1.2.2 Vice, for Izod impact testing (see ISO 180);
5.1.2.3 Clamps or stops, for tensile impact testing (see ISO 8256, methods A and B);
5.1.2.4 Mechanism for holding and releasing the pendulum.
5.1.3 Energy indicating device
5.1.4 Crossheads for tensile impact testing
5.2 Pendulum
5.2.1 Pendulum length, L
P
Determine the pendulum length L from the period of oscillation T of the pendulum using the equation
P P
2
gT
P
L = (1)
P
2
4p
where
g is the local acceleration due to gravity, in metres per second squared;
T is the period of oscillation of the pendulum, in seconds.
P
The value of T shall be determined to a precision of 0,2 %.
P
Determine the period of oscillation T as the mean value of four determinations, of total duration n·T , of n
P P
consecutive oscillations to an accuracy of 0,1 s. Together with the precision demanded above of L , this results in a
P
minimum number n of oscillation given by n ˜ 100/T .
P
The use of a timing device accurate to better than 0,1 s allows the number of oscillations to be reduced accordingly
(see Table 1).
5
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Table 1 — Examples of minimum number of oscillations for determination of T
P
Accuracy of time Minimum number
L T
P
P
measurement of oscillations
ms s n
0,225 0,95 0,1 105
0,01 11
0,390 1,25 0,1 80
0,01 8
5.2.2 Impact length, L
I
The impact length L (3.8) shall be within 1 % of the pendulum length L , as determined from the period of
I P
oscillation T of the pendulum [see equation (1) and Figure 1a)].
P
5.2.3 Potential energy, E
The potential energy E shall not differ by more than – 1 % from the nominal value given in the first column of
Table 2.
Determine the potential energy by the following procedure, or by any other method capable of determining the initial
potential energy of the pendulum to within the precision specified above.
a) Support the pendulum at an arbitrary length L from the axis of rotation, on a balance or dynamometer. Ensure
H
that the line from the axis of rotation to the centre of gravity of the pendulum is horizontal [see Figure 1a)].
b) Measure the vertical force F , in newtons, at L and the length L in metres, to a precision of – 0,2 %.
H H H,
c) Calculate the horizontal moment M of the pendulum about the axis of rotation, in newton metres, using the
H
equation:
(2)
MF= L
HHH
d) Measure the starting angle a [see Figure 1b)] to a precision Da which corresponds to a relative precision of
0 0
1/400th of the potential energy E and, if applicable, the impact angle a to within 0,25°. Thus, for starting angles
I
of 140°, 150° and 160°, Da is 0,39°, 0,54° and 0,81°, respectively.
0
e) Calculate the potential energy E of the pendulum from the equation:
EM=-(cosaacos ) (3)
H0I
where
E is the potential energy of the pendulum, in joules;
M is the horizontal moment of the pendulum [see equation (2)], in newton metres;
H
ais the starting angle, in degrees;
0
ais the impact angle, in degrees.
I
NOTE 1 Most pendulum impact-testing machines use an impact angle of 0°, for which cos a = 1.
I
NOTE 2 In certain cases, it may be necessary to remove the pendulum from the machine to determine its moment M by the
H
method described.
6
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Table 2 — Basic characteristics of Charpy, tensile and Izod impact-testing machines
Potential energy Type of test Impact velocity Maximum permissible losses
due to friction without test
E v specimen
I
J m/s % of E
0,5 Charpy 4
1,0 Charpy 2
2,0 Tensile 1
2,9 ( – 10 %)
4,0 Tensile 0,5
5,0 Charpy 0,5
7,5 Tensile
15 Tensile
3,8 ( – 10 %)
25 Tensile 0,5
50 Tensile
1,0 Izod 2
2,75 Izod 1
5,5 Izod 0,5
3,5 ( – 10 %)
11 Izod 0,5
22 Izod 0,5
5.2.4 Impact velocity, v
I
5.2.4.1 Value
The impact velocity v shall have the value given in Table 2 for Charpy, Izod and tensile impact testing, respectively.
I
5.2.4.2 Determination
Determine the impact velocity using the equation:
vg=-2(Lcosaacos ) (4)
II I
0
where
v is the impact velocity, in metres per second;
I
g is the local acceleration due to gravity, in metres per second squared;
L is the impact length (see 5.2.2), in metres;
I
ais the starting angle, in degrees;
0
ais the impact angle, in degrees (see note 1 to 5.2.3).
I
5.2.5 Types of pendulum impact-testing machine
Three different types of test machine are covered by this International Standard.
Figure 2 shows a typical example of a Charpy test machine. Important values to be verified are listed in Table 3.
Figure 3 shows a typical example of an Izod test machine. Important values to be verified are listed in Table 4.
Figures 4 and 5 show typical examples of tensile impact-testing machines. Important values to be verified are listed
in Table 5.
There are several pendulum designs available, and they are acceptable if they meet the requirements of this
International Standard.
7
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Table 3 — Properties of Charpy machines
Parameter Symbol used in Figure 2 Unit Value
Pendulum
Angle of striker tipqdegrees 30 – 1
1
Radius of striking edge R mm 2 – 0,5
1
Frame/pendulum position
Parallelism between long axis of test specimen and reference p – 4/1 000
1
plane (if present)
Distance between striking edge and centre of gravity of striker
D mm– 0,5
Position of midplane between supports, relative to striking edge
1
D mm– 0,5
2
Test specimen supports
Radius of curvature of supports R mm 1 – 0,1
2
Angle of taper of supportsqdegrees 10 – 1
2
Angle of slope of supportsqdegrees 5 – 1
3
Angle of supportsqdegrees 90 – 0,1
4
Table 4 — Properties of Izod machines
Parameter Symbol used in Figure 3 Unit Value
Striking edge
Radius R mm 0,8 – 0,2
1
Angle relative to long axis of test specimenqdegrees 90 – 2
1
Parallelism with face of test specimen (over full width) p mm– 0,025
1
Frame/pendulum position
Horizontality of top surface of vice p – 3/1 000
2
Angle between locating groove and top surface of viceqdegrees 90 – 0,5
2
Location of striking edge above top surface of support D mm 22 – 0,2
1
Vice faces
Parallelism in horizontal and vertical direction p mm– 0,025
3
Radius of top edge of support about which bending takes place R mm 0,2 – 0,1
2
Table 5 — Properties of tensile impact machines
Parameter Symbol used in Unit Value
Figures 4 and 5
Pendulum
Parallelism of striker/anvil faces with crosshead face p – 4/1 000
1
Angle between striker/anvil faces and plane of swing p degrees 90 – 1
2
Symmetry of striker/anvil faces with respect to plane of swing S mm– 0,5
1
Test specimen position
Symmetry with respect to plane of swing S mm– 0,5
2
Angle relative to plane of swing degrees 0,2
p–
3
Crossheads
For mass of crosshead, see ISO 8256:1990, Table 1
NOTE The properties of pendulum impact-testing machines which depend on the test specimen position can only be
measured using metallic gauge specimens which are exactly rectangular. Injection-moulded specimens are not suitable due to
their draft angles.
8
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Dimensions in millimetres
Key
1 Scale 8 Striking edge 15 Standard test specimen
2 Machine frame 9 Test specimen supports 16 Centre of gravity of striker
3 Axis of rotation 10 Foundation 17 Axis of test specimen
4 Pendulum bearings 11 Included angle of striker, u 18 Parallelism, p
1 1
5 Friction pointer 12 Width of striker 19 Test specimen
6 Pendulum rod 13 Plane of symmetry of supports 20 Reference plane
7 Striker 14 Support
Figure 2 — Details of Charpy test machine (for dimensions, see Table 3)
9
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Key
1 Pendulum bearings 8 Pendulum arm 15 Direction of impact
2 Scale 9 Striker 16 Top surface of vice
3 Frame 10 Striking edge 17 Horizontality, p
2
4 Test specimen 11 Foundation 18 Parallelism, p
3
5 Test specimen supports 12 Clamping block 19 Parallelism, p
1
6 Axis of rotation 13 Radius of curvature of striking edge 20 Locating groove
7 Friction pointer 14 Support block
NOTE The support and clamping block together form a vice.
Figure 3 — Details of the Izod-test device (for dimensions, see Table 4)
10
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Key
1 Frame 6 Crosshead 11 Axis of rotation
2 Pendulum rod 7 Coplanarity, p 12 Vice jaw
3
3 Striker 8 Striker face 13 Plane of swing
4 Test specimen 9 Parallelism, p 14 Direction of blow
1
5 Support for crosshead 10 Parallelism, p 15 Crosshead face
2
Figure 4 — Diagrams showing relationship of pendulum to test specimen clamps in tensile impact test
(for dimensions, see Table 5)
machines for use in method A of ISO 8256:1990
11
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Key
1 Coplanarity, p 9 Crosshead clamp 16 Hardened striker pad (if necessary to
3
2 Direction of blow 10 Plane of swing prevent permanent deformation)
3 Pendulum head 11 Crosshead face 17 Unsecured crosshead/specimen clamp
4 Test specimen 12 Anvil face 18 Pendulum head
5 Anvil 13 Unsecured specimen clamp 19 Base
6 Axis of rotation 14 Pin for other devices for holding unsecured
7 Parallelism, p crosshead during downward travel
1
8 Parallelism, p 15 Broken specimen
2
Figure 5 — Diagrams showing relationship of pendulum to test specimen clamps after test specimen
rupture, for tensile impact test machines for use in method B of ISO 8256:1990 (for dimensions, see Table 5)
12
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5.3 Basic properties of the frame
5.3.1 Construction
The frame shall be of rigid construction (see Table 6). Pendulum impact machines designed for use with this
International Standard shall have the rotation shaft (upper part) free of obstructions to allow a direct level check
using a proper level on the reference plane (see 5.3.2). The centre of gravity of the frame shall be at the same
height as the centre of percussion of the pendulum at impact and in the plane of swing of the pendulum.
Table 6 — General characteristics of frame
Parameter Unit Value
Horizontality of axis of rotation of pendulum
1)
a) Machine with reference plane – 2/1 000 relative to the reference plane
b) Machine without reference plane – 4/1 000
Longitudinal play of bearings mm 0,25
Radial play of bearings mm 0,05
1) To be certified by the manufacturer.
5.3.2 Levelling the frame
The frame shall be installed so that the reference plane is horizontal to within 2/1 000 and so that the axis of rotation
is either horizontal to within 4/1 000 or parallel to the reference plane to within 2/1 000. In order to maintain the frame
in position and the stiffness of the mounting (see 5.3.3), the adjustment screws shall be fixed after levelling.
5.3.3 Mass of frame and pendulum and stiffness of mounting
After an impact on a test specimen for which the work to break is greater than the potential energy of the pendulum,
there shall be no visible displacement of the frame on the test bench.
Unless the ratio m /m of the mass of the frame to the mass of the heaviest pendulum used is at least 40, the
F P,max
frame shall be fixed to a rigid test bench.
The minimum value of the ratio m /m of the mass of the frame to the mass of the heaviest pendulum used
F P,max
depends on the maximum relative impact energy W /E measured (see Table 7 and annex B).
max max
Table 7 — Minimum ratio of mass of frame to mass of pendulum as a function of maximum relative impact
/ /
energy W E measured, allowing a relative-energy error DW E of, at the most, 0,5 %
max max max
W /E , in percent 40 50 60 70 80
max max
m /m 10 18 28 42 62
P,max
F
NOTE 1 It is recommended that a mass ratio m /m of 40 is used, which is suitable for the measurement of impact
F P,max
energies which are up to 70 % of the potential energy of the heaviest pendulum, e.g. W ¶ 35 J for E = 50 J.
max max
In order to avoid resonant transmission of energy from the pendulum to the frame during a single swing without a
test specimen, the period of oscillation of the frame T shall satisfy the following inequality (see also annex D):
F
T ¶ T /7 (5)
F P
where
T is the period of oscillation of the frame, in seconds;
F
T is the period of oscillation of the pendulum, in seconds.
P
13
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NOTE 2 Commonly used pendulums have periods of oscillation T between 0,9 s and 1,3 s. Their frames, therefore, have to
P
have a sufficiently stiff mounting for their period of oscillation T to be less than 0,13 s and 0,19 s, respectively.
F
The stiffness of the mounting S shall satisfy the following inequality:
F
2
4p m
F
S ˜ (6)
F
2
T
F
Using the recommended mass ratio m /m of 40 and combining inequality (5) with inequality (6) gives
F P,max
4
77,··10 m
P,max
S ˜ (7)
F
2
T
P
where
S is the stiffness of the mounting, in newtons per metre;
F
m is the mass of the heaviest pendulum, in kilograms;
P,max
T is the period of oscillation of the pendulum, in seconds.
P
NOTE 3 The stiffness of the mounting S may be determined, for instance, from the displacement s caused by a known
F
horizontal force F (S = F /s) acting on the frame in the direction of impact (see Figure D.3). Alternatively, the period of
F F F
oscillation of the frame T may be deduced from the resonant vibration excited by an impulse acting in the direction of impact
F
and monitored by a suitable recording device.
5.4 Bearing
The end play in the axial direction in the bearings (see Table 6) of the pendulum spindle shall not exceed 0,25 mm,
and the total play in the radial direction shall not exceed 0,05 mm.
The radial play can be measured, for example, by a dial gauge mounted on the frame close to the bearing housing
in order to indicate movement in the bearings at the end of the spindle when a force is applied to the pendulum
perpendicularly to the plane of swing. It is recommended that this perpendicular force is of the same order of
magnitude as the weight of the heaviest pendulum used.
5.5 Energy indicator
5.5.1 Types of scale
The machine may be graduated either in angle of rise a [see Figure 1b)] or in impact energy W absorbed, the two
R
being related by the equation
WM=-(cosaacos ) (8)
HR 0
where
W is the impact energy, in joules;
M is the horizontal moment of the pendulum, as given by equation (2), in newton metres;
H
ais the starting angle, expressed in degrees;
0
ais the angle of rise, in degrees.
R
NOTE It may be useful to have the scale graduated both in joules of absorbed energy and in degrees. Also, for the
installation and calibration of the machine and the measurement of friction losses, it is useful to be able to change the starting
angle.
14
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5.5.2 Scale resolution
The resolution DW of the scale for the impact energy W, which may be analogue or digital, shall be at least 1/400th
of the potential energy E, corresponding to the resolution Da of the angle of rise a, as given, in degrees, by the
R R
equation
180(1-cosa )
0
Da = (9)
R
p()400sina
R
NOTE For a starting angle a of e.g. 145°, Da = 0,26° at the most critical range near a = 90°. The values of the
0 R R
resolutions DW and Da indicated above include uncertainties influencing the readings like parallax and/or thickness of the
R
pointer and fluctuations of digital scales.
5.5.3 Calibration of energy/angle of rise scale
The graduation marks on the scale, corresponding to approximately 10 %, 20 %, 30 %, 50 % and 70 % of the range
of the scale shall be checked as follows, measuring angle of rise to the precision specified in 5.5.2:
a) Operate the machine normally, but without a test specimen in position, and obtain a zero reading (W ) as
S,1
indicated by the pointer. Record this reading, which shall not exceed – 2,5 % of the potential energy E.
b) Support the pendulum so that the zero reading (W ) is indicated by the pointer and measure the
S,1
corresponding angle of rise a.
R,1
c) Support the pendulum so that the mark for each of the above calibration positions is indicated by the pointer,
and measure the corresponding angle of rise a for each position.
R,I
d) Calculate the absorbed energy using the following equation:
W
I
WM=-(cosaacos ) (10)
I
HR,I R,1
NOTE The precision specified for L and F (see 5.2.3) and for a and a enables W to be determined to a
I H R,1 R,I I
precision of approximately 0,3 % of full-scale deflection.
e) Repeat steps a) to d) twice.
f) Calculate the mean of the three determinations. The difference between the individual values and their mean
shall not exceed 1 % of the energy corresponding to the indicated value or 1 % of the full-scale value,
whichever is the greater.
5.6 Losses due to friction
5.6.1 Types of loss
Energy is absorbed by friction, including in the pointer (if the machine has one) or in electronic angular-
displacement transducers, air resistance and friction in the pendulum bearings.
5.6.2 Determination of the loss due to friction in the pointer
If the machine has a pointer, determine the loss due to friction in the pointer W using the following procedure:
f,P
a) Operate the machine normally, but without a test specimen, to obtain a first reading W .
f,1
b) Without resetting the pointer, again release the pendulum from the initial position and obtain a second reading
W .
f,2
c) Repeat steps a) and b) twice.
d) Calculate the means of the three determination of W and W .
f,1 f,2
15
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© ISO
ISO 13802:1999(E)
e) Calculate the loss due to friction in the pointer for one swing by subtracting the mean of the s
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13802
Première édition
1999-10-15
Plastiques — Vérification des machines
d'essai de choc pendulaire — Essais de
choc Charpy, Izod et de choc-traction
Plastics — Verification of pendulum impact-testing machines — Charpy,
Izod and tensile impact-testing
A
Numéro de référence
ISO 13802:1999(F)
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ISO 13802:1999(F)
Sommaire
1 Domaine d’application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.2
4 Instruments de mesure .5
5 Vérification des machines d’essai .5
6 Intervalle de temps séparant les vérifications .21
7 Rapport de vérification.22
Annexe A (informative) Relations entre les différentes longueurs caractéristiques de pendule.23
Annexe B (informative) Rapport de la masse du bâti à la masse du pendule.25
Annexe C (informative) Décélération du pendule pendant le choc.27
Annexe D (informative) Corrélation entre le mouvement du pendule et celui du bâti .29
Annexe E (informative) Plaque de contrôle servant à vérifier les pendules pour les essais de choc Charpy 36
© ISO 1999
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, 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 et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Suisse
Internet iso@iso.ch
Imprimé en Suisse
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© ISO
ISO 13802:1999(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.
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.
La Norme internationale ISO 13802 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité
SC 2, Propriétés mécaniques.
Les annexes A à E de la présente Norme internationale sont données uniquement à titre d’information.
iii
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NORME INTERNATIONALE © ISO ISO 13802:1999(F)
Plastiques — Vérification des machines d'essai de choc
pendulaire — Essais de choc Charpy, Izod et de choc-traction
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie des méthodes permettant la vérification des machines d’essai de choc
pendulaire utilisées lors des essais de choc Charpy, des essais de choc Izod et des essais de choc-traction décrits
dans les ISO 179-1, ISO 180 et ISO 8256, respectivement.
Les machines d’essai couvertes par la présente Norme internationale sont de type pendulaire. L’énergie de choc W
(voir 3.12) absorbée lors de l’application du choc sur l’éprouvette est prise comme étant égale à la différence entre
l’énergie potentielle E (voir 3.11) du pendule et l’énergie résiduelle du pendule après le choc. L’énergie de choc est
corrigée en raison des pertes dues au frottement et à la résistance de l’air (voir le Tableau 2 et le paragraphe 5.6).
Les méthodes décrites permettent d’effectuer une vérification des propriétés physiques et géométriques des
différentes parties de la machine d’essai. La vérification de certaines propriétés géométriques est difficile à réaliser
une fois que l’appareil est assemblé. Il est donc supposé que la vérification de ces propriétés incombe au fabricant
et que ce dernier doit fournir des plans de référence concernant l’appareil de façon à permettre une vérification
convenable conformément à la présente Norme internationale.
Ces méthodes doivent être utilisées lorsque la machine est en cours d’installation, de réparation, quand elle est
déplacée ou qu’elle est soumise à des contrôles périodiques.
La présente Norme internationale s’applique aux machines d’essai de choc pendulaire de différentes capacités
et/ou conceptions, dont les propriétés géométriques et physiques sont définies dans l’article 5.
Toute machine d’essai de choc pendulaire ayant été contrôlée conformément à la présente Norme internationale et
dont l’évaluation a été satisfaisante, est considérée comme apte à être utilisée pour soumettre à des essais de choc
des éprouvettes non entaillées et des éprouvettes entaillées de différents types.
L’annexe A décrit les rapports existant entre les différentes longueurs caractéristiques du pendule, l’énergie
potentielle et le moment d’inertie du pendule.
L’annexe B explique comment calculer le rapport de la masse du bâti à la masse du pendule qui est requis pour
éviter la production d’erreurs dans l’énergie de choc.
L’annexe C décrit les changements de vitesse du pendule juste après le choc, pour les essais de choc Charpy, en
fonction de l’énergie de choc, et donne les différentes valeurs des énergies de choc, le mesurage de cette énergie
étant effectué en utilisant des pendules ayant une capacité spécifiée.
L’annexe D examine la rigidité de la base du bâti nécessaire pour éviter de provoquer des oscillations par
résonance en raison des forces de réaction provoquées par le mouvement du pendule.
L’annexe E indique les dimensions d’une plaque de contrôle utilisable pour contrôler les machines d’essai de choc
Charpy.
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
1
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ISO 13802:1999(F)
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.
1)
ISO 179-1:— , Plastiques — Détermination de la résistance au choc Charpy — Partie 1: Essai de choc non
instrumenté.
ISO 179-2:1997, Plastiques — Détermination de la résistance au choc Charpy — Partie 2: Essai de choc
instrumenté.
2)
ISO 180:— , Plastiques — Détermination de la résistance au choc Izod.
ISO 8256:1990, Plastiques — Détermination de la résistance au choc-traction.
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
vérification
preuve, obtenue sur la base d’étalons ou de matériaux de référence, que l’étalonnage de l’instrument est
acceptable
3.2
étalonnage
ensemble des opérations permettant d’établir, dans des conditions spécifiées, les rapports existant entre les valeurs
indiquées par un instrument de mesure ou un système de mesurage et les valeurs correspondant aux étalons
appropriés ou à des valeurs connues dérivant des étalons
3.3
période d’oscillation du pendule
T
P
période, exprimée en secondes, d’une oscillation simple complète (va-et-vient) du pendule lorsqu’il oscille en
décrivant un angle d’oscillation inférieur à 5°, de part et d’autre de la verticale
3.4
centre de percussion
point sur le pendule auquel un choc perpendiculaire porté dans le plan d’oscillation ne provoque aucune force de
réaction au niveau de l’axe de rotation du pendule
3.5
longueur de pendule
L
P
distance, exprimée en mètres, entre l’axe de rotation du pendule et le centre de percussion (3.4); la longueur du
pendule est la longueur d’une masse de pendule théorique équivalente concentrée en un point permettant d’obtenir
la même période d’oscillation, T (3.3) que le pendule réel
P
3.6
longueur de gravité
L
M
distance, exprimée en mètres, entre l’axe de rotation du pendule et le centre de gravité du pendule
1)
À publier. (Révision de l'ISO 179:1993)
2)
À publier. (Révision de l'ISO 180:1993)
2
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ISO 13802:1999(F)
3.7
rayon de giration
L
G
distance, exprimée en mètres, entre l’axe de rotation du pendule et le point auquel la masse du pendule, m , devrait
P
être concentrée pour donner le même moment d’inertie que celui du pendule
3.8
longueur d’impact
L
I
distance, exprimée en mètres, entre l’axe de rotation du pendule et le point d’impact sur l’arête du percuteur au
centre de la face de l’éprouvette
3.9
angle de départ
a0
angle, exprimé en degrés, à partir duquel on libère le pendule, défini par rapport à la verticale
L’éprouvette est habituellement percutée au point le plus bas de l’oscillation du pendule (a= 0). Dans ce cas,
I
l’angle de départ correspond également à l’angle de chute [voir la Figure 1b)].
3.10
vitesse à l’impact
v
I
vitesse, exprimée en mètres par seconde, du pendule au moment du choc
3.11
énergie potentielle
E
énergie potentielle, exprimée en joules, du pendule en position de départ par rapport à sa position au moment du
choc
3.12
énergie de choc
W
énergie, exprimée en joules, nécessaire pour déformer, rompre et projeter l’éprouvette
3.13
bâti
partie de la machine portant les paliers, les supports, le dispositif de serrage et/ou les brides de fixation, les
appareils de mesure et le mécanisme destiné à maintenir et libérer le pendule; la masse du bâti, m , est exprimée
F
en kilogrammes
3.14
période d’oscillation du bâti
T
F
période de la vibration, exprimée en secondes, librement amortie et horizontale du bâti; elle caractérise l’oscillation
du bâti par rapport à la rigidité du montage (résilient), tel qu’une table d’essai et/ou sa fondation (pouvant inclure le
matériau d’amortissement, par exemple) (voir l'annexe D)
3.15
masse du pendule
m
P,max
masse, exprimée en kilogrammes, du plus lourd pendule utilisé
3
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a) Caractéristiques nécessaires pour déterminer le moment horizontal
b) Caractéristiques nécessaires pour le calibrage de l’échelle et le calcul de l’énergie potentielle
Légende
1 Axe de rotation 4 Angle d'élévation, a
R
2 Force verticale, F 5 Angle de départ, a
H 0
3 Centre de percussion
Figure 1 — Caractéristiques requises pour la vérification de l’énergie
4
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4 Instruments de mesure
Les méthodes de vérification décrites dans la présente Norme internationale nécessitent l’utilisation de règles de
précision, pieds à coulisse à vernier, équerres, niveaux et dynamomètres, capteurs de force ou échelles de contrôle
et chronomètres, pour contrôler que les propriétés géométriques et physiques des éléments de la machine d’essai
sont conformes aux exigences données dans la présente Norme internationale.
Ces instruments de mesure doivent avoir une précision suffisante pour permettre de mesurer les paramètres à
l’intérieur des limites de tolérance indiquées dans l’article 5.
5 Vérification des machines d’essai
5.1 Éléments constitutifs des machines d’essai
Les principaux éléments sont les suivants:
5.1.1 Pendule
5.1.1.1 Bras du pendule.
5.1.1.2 Percuteur, comportant une arête dans le cas des essais de choc en flexion (voir ISO 179 et ISO 180) ou
des surfaces de percussion ou des brides de fixation dans le cas des essais de choc-traction (voir l’ISO 8256:1990,
méthodes d’essai A et B, respectivement).
5.1.2 Bâti
5.1.2.1 Supports d’éprouvettes, dans le cas des essais de choc Charpy (voir l’ISO 179).
5.1.2.2 Dispositif de serrage, dans le cas des essais de choc Izod (voir l’ISO 180).
5.1.2.3 Brides de fixation ou des butées, dans le cas des essais de choc-traction (voir l’ISO 8256, Méthodes A
et B).
5.1.2.4 Mécanisme destiné à maintenir ou libérer le pendule.
5.1.3 Dispositif indicateur de l’énergie
5.1.4 Mors de traction pour les essais de choc-traction
5.2 Pendule
5.2.1 Longueur de pendule, L
P
Déterminer la longueur de pendule, L , à partir de la période d’oscillation, T , du pendule à l’aide de l’équation
P P
suivante:
2
gT
P
L = (1)
P
2
4p
où
g est l’accélération locale due à la pesanteur, en mètres par seconde carrée;
T est la période d’oscillation du pendule, en secondes.
P
La valeur de T doit être déterminée avec une incertitude de 0,2 %.
P
5
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.
Déterminer la période d’oscillation, , comme la moyenne de quatre déterminations de la durée totale de
T n T n
P P,
oscillations consécutives, avec une incertitude de 0,1 s. Associée à la fidélité requise pour L ci-dessus, ceci donne
P
un nombre minimal n d’oscillations déterminé par n ˜ 100/T .
P
L’utilisation d’un système de mesurage du temps dont l’erreur est inférieure à 0,1 s permet de réduire de façon
proportionnelle le nombre d’oscillations (voir le Tableau 1).
Tableau 1 — Exemples du nombre d’oscillations minimal pour la détermination de T
P
L T Précision du mesurage Nombre minimal
P
P
du temps d’oscillations
ms s n
0,225 0,95 0,1 105
0,01 11
0,390 1,25 0,1 80
0,01 8
5.2.2 Longueur d’impact, L
I
La longueur d’impact, L (3.8), doit correspondre à 1 % près à la longueur de pendule, L , telle que déterminée à
PI
partir de la période d’oscillation, T , du pendule [voir l’équation (1) et la Figure 1 a)].
P
5.2.3 Énergie potentielle, E
L’énergie potentielle, E, ne doit pas différer de plus de – 1 % de la valeur nominale indiquée dans la première
colonne du Tableau 2.
Déterminer l’énergie potentielle au moyen du mode opératoire suivant ou avec toute autre méthode permettant de
déterminer l’énergie potentielle initiale du pendule avec la précision spécifiée ci-dessus.
a) Maintenir le pendule sur une longueur arbitraire L à partir de l’axe de rotation, sur une balance ou un
H
dynamomètre. S’assurer que la droite reliant l’axe de rotation au centre de gravité du pendule est horizontale
[voir la Figure 1a)].
b) Mesurer la force verticale, , en newtons, à la distance , ainsi que cette distance, en mètres, avec une
F L
H H
incertitude de – 0,2 %.
c) Calculer le moment horizontal, M , du pendule, en newtons mètres, autour de l’axe de rotation, à l’aide de
H
l’équation suivante:
MF= L (2)
HHH
d) Mesurer l’angle de départ, a [voir Figure 1b)], avec une précision Da qui correspond à la précision relative de
0 0
1/400 de l’énergie potentielle E et, s’il y a lieu, l’angle au moment du choc a à 0,25° près. Ainsi, pour des
I
angles de départ de 140°, 150° et 160°, D prend respectivement les valeurs de 0,39°, 0,54° et 0,81°.a0
e) Calculer l’énergie potentielle, E, du pendule à l'aide de l’équation suivante:
EM=-(cosaacos ) (3)
H I 0
où
E est l’énergie potentielle du pendule, en joules;
M est le moment horizontal du pendule, en newtons mètres [voir l'équation (2)];
H
6
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aest l’angle de départ, en degrés;
0
aest l’angle au moment du choc, en degrés.
I
NOTE 1 La plupart des machines d’essai de choc pendulaire utilisent un angle au moment du choc de 0° pour lequel
cos a = 1.
I
NOTE 2 Dans certains cas, il peut s’avérer nécessaire de retirer le pendule de la machine pour déterminer son moment, M ,
H
selon la méthode décrite.
Tableau 2 — Caractéristiques de base des machines d’essai de choc Charpy, de choc-traction et
de choc Izod
Énergie potentielle Type d’essai Vitesse à l’impact Pertes maximales
admissibles dues au
E n frottement sans éprouvette
I
J m/s % de E
0,5 Charpy 4
1,0 Charpy 2
2,9 ( – 10 %)
2,0 Traction 1
4,0 Traction 0,5
5,0 Charpy 0,5
7,5 Traction
15 Traction
3,8 ( – 10 %)
25 Traction 0,5
50 Traction
1,0 Izod 2
2,75 Izod 1
3,5 ( 10 %)–
5,5 Izod 0,5
11 Izod 0,5
22 Izod 0,5
5.2.4 Vitesse à l’impact, v
I
5.2.4.1 Valeur
La vitesse à l’impact requise, v (3.10), doit avoir la valeur indiquée dans le Tableau 2, respectivement pour les
I
essais de choc Charpy, de choc Izod et de choc-traction.
5.2.4.2 Détermination
Déterminer la vitesse à l’impact à l’aide de l’équation suivante:
=-2(cos cos (4)
vgL aa )
II I 0
où
v est la vitesse à l’impact, en mètres par seconde;
I
g est l’accélération locale due à la pesanteur, en mètres par seconde carrée;
L est la longueur d’impact (voir 5.2.2), en mètres;
I
aest l’angle de départ, en degrés;
0
aest l’angle au moment du choc, en degrés (voir la note 1 en 5.2.3).
I
7
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5.2.5 Types de machines d’essai de choc pendulaire
Trois types de machines différents sont décrits dans la présente Norme internationale.
La Figure 2 représente un exemple type de machine d’essai Charpy. Le Tableau 3 énumère les valeurs essentielles
à vérifier.
La Figure 3 représente un exemple type de machine d’essai Izod. Le Tableau 4 énumère les valeurs essentielles à
vérifier.
Les Figures 4 et 5 représentent des exemples types de machines d’essai de choc-traction. Le Tableau 5 énumère
les valeurs essentielles à vérifier.
Plusieurs modèles de pendules sont acceptables s’ils satisfont aux exigences de la présente Norme internationale.
Tableau 3 — Propriétés des machines d’essai de choc Charpy
Paramètre Symbole utilisé dans Unité Valeur
la Figure 2
Pendule
Angle de l’extrémité du percuteurqdegrés 30 – 1
1
Rayon de l’arête du percuteur R mm 2 – 0,5
1
Position du pendule/bâti
Parallélisme entre l’axe longitudinal de l’éprouvette et le plan de p – 4/1 000
1
référence (le cas échéant)
Distance entre l’arête et le centre de gravité du percuteur
D mm– 0,5
1
Position du plan médian entre les supports par rapport à l’arête
D mm– 0,5
2
du percuteur
Supports des éprouvettes
Rayon de courbure des supports R mm 1 – 0,1
2
Angle de dégagement des supportsqdegrés 10 – 1
2
Angle d’inclinaison des supportsqdegrés 5 – 1
3
Angle formé par les supportsqdegrés 90 – 0,1
4
Tableau 4 — Propriétés des machines d’essai de choc Izod
Paramètre Symbole utilisé dans Unité Valeur
la Figure 3
Arête du percuteur
Rayon R mm 0,8 – 0,2
1
Angle par rapport au sens longitudinal de l’éprouvetteqdegrés 90 – 2
1
Parallélisme par rapport au côté de l’éprouvette (sur toute la p mm– 0,025
1
largeur)
Position du pendule/bâti
Horizontalité de la surface supérieure du dispositif de serrage p – 3/1 000
2
Angle de la rainure de centrage par rapport à la surfaceqdegrés 90 – 0,5
2
supérieure du dispositif de serrage
Emplacement de l’arête du percuteur au-dessus de la surface D mm 22 – 0,2
1
supérieure du support
Côtés du dispositif de serrage
Parallélisme en direction horizontale et verticale p mm– 0,025
3
Rayon du bord supérieur du support de part et d’autre duquel se R mm 0,2 – 0,1
2
produit la flexion
8
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Tableau 5 — Propriétés des machines d’essai de choc-traction
Paramètre Symbole utilisé dans Unité Valeur
les Figures 4 et 5
Pendule
Parallélisme des côtés du percuteur de l’enclume par rapport à p – 4/1 000
1
la surface des mors de traction
p degrés 90 – 1
2
Angle des côtés du percuteur/de l’enclume par rapport au plan
S mm– 0,5
1
d’oscillation
Symétrie des côtés du percuteur/de l’enclume par rapport au
plan d’oscillation
Position de l’éprouvette
Symétrique par rapport au plan d’oscillation S mm– 0,5
2
Angle par rapport au plan d’oscillation p degrés– 0,2
3
Mors de traction
En ce qui concerne la masse des mors de traction, voir
l’ISO 8256:1990, Tableau 1
NOTE Les propriétés des machines d’essai de choc pendulaire qui dépendent de la position de l’éprouvette peuvent être
mesurés seulement à l’aide d’éprouvettes calibrées métalliques exactement rectangulaires. Les éprouvettes moulées par
injection ne conviennent pas en raison de leurs angles de dépouille
‘
9
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Dimensions en millimètres
Légende
1 Échelle 8 Arête du percuteur 15 Éprouvette normalisée
2 Bâti de la machine 9 Support d'éprouvette 16 Centre de gravité du percuteur
3 Axe de rotation 10 Fondation 17 Axe de l'éprouvette
4 Paliers du pendule 11 Angle inclus du percuteur, u 18 Parallélisme, p
1 1
5 Pointeur à friction 12 Largeur du percuteur 19 Éprouvette
6 Bras du pendule 13 Plan de symétrie des supports 20 Plan de référence
7 Percuteur 14 Support
Figure 2 — Détails relatifs à la machine d’essai de choc Charpy (pour les dimensions, voir le Tableau 3)
10
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Légende
1 Paliers du pendule 8 Bras du pendule 15 Direction d'application du choc
2 Échelle 9 Percuteur 16 Surface supérieure du dispositif de serrage
3 Bâti 10 Arête du percuteur 17 Planéité, p
2
4 Éprouvette 11 Fondation 18 Parallélisme, p
3
5 Supports d'éprouvette 12 Bloc de serrage 19 Parallélisme, p
1
6 Axe de rotation 13 Rayon de courbure de l'arête du percuteur 20 Entaille de centrage
7 Pointeur à friction 14 Bloc support
NOTE Le support et le bloc de serrage constituent le dispositif de serrage.
Figure 3 — Détails relatifs à la machine d’essai de choc Izod (pour les dimensions, voir le Tableau 4)
11
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Légende
1 Bâti 6 Mors de traction 11 Axe de rotation
2 Bras du pendule 7 Coplanairité, p 12 Mâchoire du dispositif
3
3 Percuteur 8 Face du percuteur 13 Plan d'oscillation
4 Éprouvette 9 Parallélisme, p 14 Direction d'application du choc
1
5 Supports du mors de traction 10 Parallélisme, p 15 Face du mors de traction
2
Figure 4 — Schémas représentant la relation existant entre le pendule et les brides de fixation de
l’éprouvette dans le cadre des essais de choc-traction selon la méthode A de l’ISO 8256
(pour les dimensions, voir le Tableau 5)
12
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Légende
1 Coplanairité, p
3
2 Direction d'application
du choc
3 Tête du pendule
4 Éprouvette
5 Enclume
6 Axe de rotation
7 Parallélisme, p
1
8 Parallélisme, p
2
9 Bride du mors de traction 15 Éprouvette cassée
10 Plan d'oscillation 16 Pièce rapportée durcie (si nécessaire pour éviter toute
11 Face du mors de traction déformation permanente)
12 Face de l'enclume 17 Bride de fixation de l'éprouvette sur le mors de traction,
13 Bride de fixation de l'éprouvette, fixe non fixe
14 Tige (ou autre moyen) destiné à maintenir le mors 18 Tête du pendule
de traction non fixe pendant la descente 19 Bâti
Figure 5 — Schémas représentant la relation existant entre le pendule et les brides de fixation de
l'éprouvette après rupture de l'éprouvette, dans le cadre des essais de choc-traction selon la méthode B de
l'ISO 8256:1990 (pour les dimensions, voir le Tableau 5)
13
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ISO 13802:1999(F)
5.3 Propriétés de base du bâti
5.3.1 Construction
Le bâti doit être rigide (voir le Tableau 6). Les machines d’essai de choc pendulaire conçues pour être utilisées
avec la présente Norme internationale doivent libérer l’arbre de rotation (sur sa partie supérieure) pour permettre
d’aligner correctement l’instrument à l’aide d’un niveau sur le plan de référence (voir 5.3.2). Le centre de gravité du
bâti doit être au même niveau auquel se situe le centre de percussion du pendule au moment du choc et se trouver
dans le plan d’oscillation du pendule.
Tableau 6 — Propriétés générales du bâti
Paramètre Unité Valeur
Horizontalité de l’axe de rotation du pendule
1)
a) Machine avec plan de référence – 2/1 000 par rapport au plan de référence
b) Machine sans plan de référence – 4/1 000
Jeu longitudinal des paliers mm 0,25
Jeu radial des paliers mm 0,05
1) À faire certifier par le fabricant.
5.3.2 Alignement du bâti
Le bâti doit être monté de telle sorte que le plan de référence soit horizontal au 2/1 000 près et que l’axe de rotation
soit horizontal au 4/1 000 près ou parallèle au plan de référence au 2/1000 près. Pour maintenir la position du bâti
et la rigidité du montage (voir 5.3.3), les vis de réglage doivent être serrées après avoir procédé à l’alignement.
5.3.3 Masse du bâti et du pendule et rigidité du montage
Après avoir appliqué un choc sur une éprouvette dont le travail de rupture est supérieur à l’énergie potentielle du
pendule, on ne doit constater aucun déplacement visible du bâti sur le banc d’essai.
À moins que le rapport m /m de la masse du bâti et à la masse du plus lourd pendule utilisé soit d’au moins
F P,max
40, le bâti doit être fixé sur un banc d’essai rigide.
La valeur minimale du rapport m /m de la masse du bâti et à la masse du plus lourd pendule utilisé, dépend de
F P,max
l’énergie de choc relative maximale W /E mesurée (voir le Tableau 7 et l'annexe B).
max max
Tableau 7 — Rapport minimal entre la masse du bâti et la masse du pendule en fonction de l’énergie de
choc relative maximale W /E mesurée, pour une erreur sur l’énergie relative DW/E de 0,5 % au plus
max max max
W /E , % 405060 7080
max max
m /m 10 18 28 42 62
F P,max
NOTE 1 Il est recommandé d’utiliser un rapport de masse m /m de 40, ce rapport étant approprié pour le mesurage
F P,max
d’énergies d’impact s’élevant jusqu’à 70 % de l’énergie potentielle du pendule le plus lourd, par exemple, W ¶ 35 J pour
max
E = 50 J.
max
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Pour éviter une transmission par résonance de l’énergie du pendule au bâti pendant une oscillation simple sans
éprouvette, la période d’oscillation du bâti T doit satisfaire l’inégalité suivante (voir également l’annexe D):
F
T ¶ T /7 (5)
F P
où
T est la période d’oscillation du bâti, en secondes;
F
T est la période d’oscillation du pendule, en secondes.
P
NOTE 2 Les périodes d’oscillation T des pendules couramment utilisés sont comprises entre 0,9 s et 1,3 s. De ce fait, la
P
fondation des bâtis de ces pendules doit être suffisamment rigide pour que leur période d’oscillation T soit respectivement
F
inférieure à 0,13 s et 0,19 s.
La rigidité du montage S doit satisfaire à l’inégalité suivante:
F
2
4p m
F
S ˜ (6)
F
2
T
F
En utilisant le rapport de masse m /m de 40 recommandé et en combinant les inégalités (5) et (6), on obtient
F P,max
4
77,··10 m
P,max
S ˜ (7)
F
2
T
P
où
est la rigidité du montage, en newtons par mètre;
S
F
m est la masse du pendule le plus lourd, en kilogrammes;
P,max
T est la période d’oscillation du pendule, en secondes.
P
NOTE 3 La rigidité du montage S peut, par exemple, être déterminée par le déplacement s provoqué par une force
F
horizontale connue (S = F /s) appliquée sur le bâti dans la direction d’application du choc (voir la Figure D.3). Une autre
F F
solution consiste à déduire la période d’oscillation du bâti T à partir des vibrations de résonance de la fondation causées par
P
une impulsion agissant dans la direction d’application du choc et contrôlées au moyen d’un dispositif d’enregistrement
approprié.
5.4 Paliers
Le jeu axial de l’extrémité de la tige du pendule sur les paliers (voir le Tableau 6) ne doit pas être supérieur à
0,25 mm et le jeu total en direction radiale ne doit pas dépasser 0,05 mm.
Le jeu radial peut se mesurer, par exemple, à l’aide d’un indicateur à cadran monté sur le bâti de la machine à
proximité du carter des paliers de manière à indiquer le mouvement de ces derniers à l’extrémité de la tige
lorsqu’une force est appliquée au pendule perpendiculairement au plan d’oscillation. Il est recommandé que la
valeur de la force perpendiculaire soit du même ordre de grandeur que la masse du pendule le plus lourd utilisé.
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5.5 Indicateur de l’énergie
5.5.1 Types d’échelles
Les graduations de la machine peuvent correspondre soit à des angles d’élévation, a [voir Figure 1b)], soit à une
R
énergie d’impact absorbée, W, les deux étant liés par l’équation
WM=-(cosaacos ) (8)
0
HR
où
W est l’énergie de choc, en joules;
M est le moment horizontal du pendule, comme donné par l’équation (2), en newtons mètres;
H
aest l’angle de départ, en degrés;
0
aest l’angle d’élévation, en degrés.
R
NOTE Il peut être utile d’avoir une échelle graduée à la fois en joules pour l’énergie absorbée et en degrés. D’autre part,
lors de l’installation et de l’étalonnage de la machine ainsi que pour le mesurage des pertes par frot
...
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