Mécanique & physique

Les analyseurs thermiques permettent de déterminer les propriétés physiques des matériaux en fonction de la température: décomposition chimique, fusion, changement de phase ou d'état…

Les propriétés analysée font partie intégrante de la carte d'identité de la matière et permettent, en complément des vérifications de caractéristiques, d'obtenir des informations chimiques "détournées" dans le cadre d'identification de composés.

LA VISCOSITE

Analyses et compréhension des comportements d’écoulement et de déformation des matériaux soumis à des contraintes. Caractérisation de suspensions, émulsions et solutions.

RHEOMETRIE

Mesure de viscosité

 

Des gammes de viscosités sur un large éventail de gradients de vitesse et de températures peuvent être atteintes.

Les différentes géométries de travail possibles permettent l’étude de matériaux très visqueux comme des suspensions concentrées à celles de solutions très fluides.

 

Contexte et domaines

Problèmes de mise en forme, de préparation et de formulation de nouveaux produits,

Contrôle de produits finaux.

 

Agroalimentaires

Résines, colles

Suspensions cimentaires

……

Mesure en régime dynamique

 

Le régime dynamique permet d’étudier le comportement viscoélastique d’un matériau qui sera soumis à une déformation et une fréquence.

Nos équipements

 

   ARES G2/ TA Instrument

 

Géométries : Couette, Ruban, Plan/Plan, Cône/plan

Gamme de température : - 10°C à 150 °C

Prestations types

 

Mesure de viscosité à différentes vitesses de cisaillement  

Mesure de viscosité à différentes températures

Suivi temporel de suspensions évolutives

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RHEOMETRIE CAPILLAIRE

La rhéométrie capillaire concerne la mesure de viscosité en cisaillement de fluides, et en particulier ici de matériaux polymères.

Principe 

Le matériau fondu est poussé au travers de deux filières à débit constant. La pression est mesurée au cours du temps et stockée lorsqu’elle devient constante. La viscosité est proportionnelle au rapport (Perte de charge mesurée dans la filière/Débit imposé), elle est mesurée à différentes températures sur plusieurs décades de vitesse de cisaillement (ou débit) pour obtenir les courbes d’écoulement caractéristiques du matériau.

Mesure de conductivité

 

Une aiguille comportant un fil chauffant et un thermocouple est plongée dans l’échantillon (longueur de l’élément sensible 50 mm). Dès que l’échantillon est à une température et une pression stables, une tension est appliquée au fil chauffant et l’échauffement du thermocouple permet le calcul de la conductivité thermique.

Correction de Bagley et Rabinovitch

 

Il est nécessaire de corriger les viscosités mesurées qui sont propres aux filières utilisées. Cette viscosité « apparente » est modifiée avec les corrections de Bagley et Rabinovitch. La correction de Bagley corrige la contrainte en cisaillement en prenant en compte les effets d’entrée. La correction de Rabinovitch corrige le taux de cisaillement en prenant en compte le caractère pseudoplastique des polymères à l’état fondu.

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HDT VICAT

Principe

L’analyse HDT-Vicat est utilisée pour caractériser le comportement des matières plastiques et thermoplastiques à haute température. Les systèmes permettent de mesurer la température de fléchissement sous charge ou de ramollissement (HDT et Vicat).

 

L’éprouvette est placée sur deux appuis distants de 100 mm dans un bain d’huile dont la montée en température est programmée à 2 °C/min. La charge de flexion est appliquée sur la partie supérieure de l’échantillon à l’aide d’un poinçon. La norme internationale ISO 75-21, utilisée pour caractériser les plastiques et ébonites, demande des charges de 1,80 MPa (méthode A), de 0,45 MPa (méthode B) ou de 8,00 MPa (méthode C).

Notre équipement  

HDT VICAT 3 junior

Prestations type

 Détermination des températures de fléchissement (HDT)

Détermination de la température de ramollissement (Point Vicat)

Caractéristiques

Température : de 20°C à 300°C

Plage de contrainte applicable : de 0,45 à 8 MPa

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PVT

L’analyse PVT (pression-volume-température) permet d’évaluer la compressibilité des plastiques principalement dans le cas de l’injection.

Principe

 

L’analyse PVT (pression-volume-température) consiste à mesurer la variation du volume spécifique d’un plastique en fonction de la température et de la pression appliquées. Ces données sont importantes notamment en injection pour identifier les paramètres critiques.

 

Les mesures se font principalement en refroidissement isobare. Pour cela, la matière est fondue dans un fourreau puis une pression est appliquée à l’aide d’un piston. A pression constante, la matière est refroidie à vitesse contrôlée et le déplacement du piston permet de déterminer le volume spécifique de matière en fonction de la température. Cette procédure est répétée pour plusieurs niveaux de pression afin d’obtenir la relation entre les trois paramètres: pression, volume et température.

Notre équipement

 PVT 100 SWO

Prestation type 

Mesure du volume spécifique

Détermination des températures de changement d’état

Caractéristiques  

Pression : de 200 bars à 2000 bars

Température : de 40°C à 420°C

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FLUIDIMETRIE

Le principe de l’indice de fluidité est la mesure de la masse (MFR) ou du volume (MVR) d’un échantillon thermoplastique traversant une filière sous l’action d’une pression définie, pendant un temps donné et à une température conventionnelle.

L'indice de fluidité à chaud mesure, en unités arbitraires, la masse écoulée à travers une filière cylindrique d'une matière thermoplastique à l'état « fondu » (état fluide ou déformable).

Ce critère fournit des informations sur les possibilités de transformation de la matière.

Notre équipement

Fluidimètre LMI5000 Dynisco

Prestation type  

Mesure de l’indice de fluidité

(MVR – MFR)

Caractéristiques

 

Température : de 50°C à 400°C   

Masses : 0.96kg, 1.2kg, 2.06kg, 2.16kg, 2.6kg, 3,8kg, 4.9kg, 5kg, 10kg

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INDICE DE VISCOSITE

L’indice de viscosité en solution est mesuré à partir du temps d’écoulement d’une solution de polymère. Pour cela, le polymère est entièrement dissout à une concentration connue dans un solvant adéquat. Le solvant doit être choisi avec soin afin de garantir une dissolution optimale. Ces solvants sont indiqués par les normes ISO en fonction du polymère en question.

 

Une mesure optique du temps d’écoulement est ensuite effectuée au travers du capillaire d’un tube Ubbelohde. L’écart de temps entre deux mesures consécutives doit être inférieur à 0,25%.

 

L’indice de viscosité en solution est finalement calculé à partir des mesures du temps d’écoulement de la solution de polymère et du solvant seul ainsi que de la concentration de la solution.

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ESSAIS MECANIQUES

Les propriétés mécaniques permettent de vérifier la conformité des matériaux en termes de résistance. Elles découlent de la structure de la matière, d'éventuels traitements thermiques et de sa composition

Essai mécanique en traction / compression / flexion

Matières plastiques

 

Cellule de force: 100N, 2kN et 20kN

Traction, flexion, compression, coefficient de Poisson

Enceinte thermique entre -70°C et 170°C

 

Métaux et céramiques

Cellule de force:  100 N , 5kN et 100kN

Extensomètre vidéo et mécanique

Traction (fil, film, éprouvette altère/cylindrique), flexion, compression, bans de pelage

Mesure de dureté / microdureté

Les mesures de dureté sur polymères sont réalisés à l'aide du test de dureté SHORE A et D (ISO 868)

 

La microdureté (Vickers et Knoop) sur céramiques, minéraux et métaux est déterminée avec des charges variant de 25 gf à 2 Kgf. L'appareillage est automatisé afin de réaliser des filiations de microdureté.

Choc Charpy et Izod 

Nos équipements sont adaptés à la caractérisation des matières plastiques

Charpy jusque 25 joules, Izod jusque 5,5 joules

Détermination de la résilience de polymères et composites, entaillés ou non, jusqu’à -40°C

Nos équipements

Shimatzu AGS-X

Machine de traction MTS 4/M

Microduromètre SWICK INDENTEC

Charpy CEAST Resil 5,5

Duromètre SHORE SWICK 7206

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Prestations type  

Mesure de module d'élasticité

Contrainte et déformation au seuil d'élasticité et à rupture

CONTRAINTES RESIDUELLES

Les contraintes résiduelles dans les matériaux, post mise en forme, usinage ou traitements mécaniques de surface peuvent être proscrites (zones de ruptures) ou bien désirées (grenaillage). Dans tous les cas, une expertise précise de leur présence et de leur répartition est possible par nos techniques

MESURE PAR SMM

 

La microscopie de champ proche micro-onde SMM combine l’utilisation d’un microscope à force atomique avec un analyseur de réseau vectoriel (VNA). Le levier AFM sert d'émetteur / récepteur local micro-onde dans la gamme de fréquences 0,3 GHz à 20 GHz. La mesure consiste en une mesure des variations de l’amplitude et de la phase du coefficient de réflexion du signal micro-ondes due aux inhomogénéités électriques ou diélectriques de l’échantillon sous test. Dans le cas des métaux, cette technique, complémentaire aux techniques conventionnelles de CND, permet la mesure des variations des états mécaniques (contraintes, plasticité, fissure …) sur une profondeur pouvant aller jusqu’à 50 µm sous la surface avec une résolution latérale de 15 nm. Quel que soit le matériau, plus la fréquence de travail sera faible plus l’onde pénétrera dans le matériau. Cette technique innovante est tout particulièrement recommandée pour le contrôle non-destructif prédictif de défauts localisés pour les secteurs industriels de fabrication de petits composants et dans les domaines de la maintenance des composants et des structures

MESURE PAR DRX

 

La distance inter-réticulaire dhkl peut être utilisée comme une micro-jauge de déformation. Quand une déformation macroscopique est imposée au solide, la distance dhkl est fonction de l’orientation des grains. La détermination des déformations locales est basée sur la mesure du déplacement angulaire des pics de diffraction induit par une petite variation homogène de la distance inter-réticulaire, Δd = d-d0 ou d est la distance mesurée et d0 la distance sans contrainte pour une famille de plan.

TROU INCREMENTAL

 L'état de contrainte est ici déduit de l'évolution des déformations mesurées par des jauges placée autour d'une zone centrale. Cette zone d'intérêt est percée à des profondeurs croissantes, induisant un relâchement progressif des contraintes résiduelles initialement présentes au sein du matériau. Les contraintes sont calculées suivant la norme ASTM E 837.

Nos équipements  

AFM/SMM (développement interne)

DRX Bruker D8 Discover à système Gadds

MELIAD MIRASTAR

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Prestations type

  

Profil de contraintes sur échantillons grenaillés

Profil de contraintes sur dômes emboutis

Profil de contraintes échantillons choqués laser

MECANIQUE, ENDURANCE ET VIBRATIONS (DRIVE)

Essais vibratoires de pièces, de structures ou d’assemblages

Essais mécaniques et mesures de déformations

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CONTRÔLE ET IMAGERIE ACOUSTIQUE (DRIVE)

Caractérisation vibratoire, mesures vibratoires et acoustiques in situ, analyse modale de structures complexes., mesure de temps de réverbération de salles et caractérisation des propriétés acoustiques de matériaux

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