ISO 4897-1985 Cellular plastics Determination of the coefficient of linear thermal expansion of rigid materials at sub-ambient temperatures《泡沫塑料 低温下的硬质材料线性热膨胀系数.pdf

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1、Norme internationale INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.ME)I(CZYHAPO 100 300 mm de largeur; 25 50 mm dpaisseur. Lprouvette doit tre dcoupe sans dformation apprciable de la structure originelle des alvoles; les surfaces doivent tre parallles, non cintres et exemptes de peaux (la dcoupe au

2、 fil chaud est interdite). chaque extrmit du panneau, on doit fixer les repres. Ils peuvent tre constitus, par exemple, par des lames de rasoir fixes dune facon rigide aux coins laide de punaises, de facon que larte se projette au-del du bord de lchantillon et perpendiculairement sa longueur (voir f

3、igure 3). 4.3 Conditionnement Conditionner les prouvettes 23 + 2 OC et 50 + 5 % dhumidit relative, durant au moins 16 h. Lessai doit se drou- ler immdiatement aprs le conditionnement. 4.4 Mode opratoire 4.4.1 Dterminer les dimensions de lprouvette et de la lon- gueur de rfrence conformment IISO 1923

4、. 4.4.2 Faire reposer lprouvette sur des appuis dans lappareil de facon quelle ne saffaisse pas, soit libre de se dplacer et que lair circule librement tout autour. Positionner les extrmi- ts de lchantillon comportant les repres, en centrant ces der- niers sur laxe des fentres et symtriquement par r

5、apport la longueur de rfrence. Introduire ensuite les dispositifs de mesurage des tempratures et mettre en marche le ventilateur (si on lutilise). Une fois la temprature stabilise If: 2 OC durant 30 min, mesurer la diffrence entre la longueur de lprouvette et la longueur de rfrence. 4.4.3 Ajuster le

6、 thermostat pour abaisser la temprature denviron 20 OC et fixer les tampons dans les fentres dobser- vation. Une fois la temprature intrieure stabilise la moyenne de lensemble des lec- tures de la temprature doit tre associe la longueur mesu- re. La diffrence de temprature moyenne aussitt avant et a

7、prs le mesurage ne doit pas dpasser 2 OC, et la diffrence correspondante de temprature avec la temprature indique par un quelconque des dispositifs de mesurage des tempratu- res ne doit pas dpasser 5 OC. 4.5 Expression des rsultats Utiliser les rsultats obtenus pour tracer une courbe reprsen- tant l

8、a longueur de lprouvette en fonction de.la temprature. Dans les calculs, faire une correction pour tenir compte de la variation de la longueur de rfrence. Les rsultats doivent tous se situer sur une courbe rgulire, et il ne doit pas y avoir dhystrsis significative entre les points correspondants la

9、monte et la descente en temprature. Si une hystrsis signi- ficative apparat, rpter la dtermination en laissant plus de temps lprouvette pour atteindre lquilibre thermique. Dterminer comme suit le coefficient de dilatation linique moyen dans la gamme de tempratures choisie: Relever sur la courbe, les

10、 valeurs de la longueur de lprouvette aux valeurs maximale et minimale des tempratures de la gamme dans laquelle on cherche dterminer le coefficient. Calculer le coefficient moyen, dans la gamme de tempratures choisie, laide de lquation AL 1 a=-)(- 4) C-T2 o est le coefficient de dilatation linique

11、moyen, en kelvins la puissance moins un; T1 est la temprature la plus haute choisie, en kelvins; T2 est la temprature la plus basse choisie, en kelvins; AL est la variation de longueur, en millimtres, de lprouvette entre les tempratures T1 et T2; L, est la longueur initiale, en millimtres, de lprouv

12、ette 23 21 2 OC. 4.6 Procs-verbal dessai Le pro b) description et identification de lchantillon; c) anciennet de lchantillon et date de lessai; 2 ho 48974985 (FI d) direction de toute anisotropie connue, par rapport la longueur mesure; e) coefficient moyen de dilatation linique avec deux chif- fres

13、significatifs, et gamme de tempratures laquelle le rsultat se rfre; 5.1.8 prouvette de rfrence, ayant un coefficient de dila- tation connu (CU, Al, verre, etc.) pouvant servir la vrification de lappareillage et de la reproductibilit des mesures. Leurs dimensions doivent tre de 20 mm de diametre et d

14、e 50 mm de hauteur. 5.2 prouvettes f) copie de la courbe exprimentale; g) dtails du conditionnement, autres que ceux spcifis en 4.3. 5 Mthode B 5.1 Appareillage Lappareillage est reprsent aux figures 4 et 5 et comprend les lments suivants. 5.1.1 Tube porte-bprouvette en silice (l), fix en position v

15、erticale sur un support de laboratoire (2) et ayant un diamtre intrieur de 32 mm et une hauteur de 250 mm. Lextrmite inf- rieure de ce tube en silice est forme par une paroi horizontale de mme nature (3) soude en position rigoureusement perpen- diculaire laxe du tube; cette paroi sert de surface dap

16、pui lprouvette (4). Une ouverture (5), dune hauteur denviron 55 mm et dune largeur de 24 mm a la partie inferieure du tube, permet lintroduction de lprouvette et son positionnement. 5.1.2 Piston en silice (6), constitu dune tige (diamtre 10 mm, hauteur 225 mm) et dune embase cylindrique (diam- tre 2

17、5 mm, hauteur 5 mm), servant de capteur de dplacement. Son centrage lintrieur du tube porte-prouvette se fait laide dune rondelle (7) confectionne en alliage lger, posi- tionnee la partie superieure du tube. Lensemble tube porte-prouvette/piston en silice est fixe au support (2) laide dune pice mtal

18、lique de serrage (8) et dune tige de fixation. 5.1.3 Microm section 20 + 1 mm x 20 + 1 mm. 5.2.2 Prbparation Dcouper les prouvettes au cur du produit laide dune scie adquate pour obtenir un bon tat de surface et veiller a ce que le paralllisme des faces ainsi que lorthogonalit des faces latrales rec

19、tangulaires les unes par rapport aux autres soient assurs. Certaines matires plastiques alvolaires rigides tant des corps anisotropes, on doit noter le sens de prlvement des prouvet- tes par rapport au sens de lexpansion ou, simplement, par rap- port aux faces du panneau do lon a prlev lchantillon.

20、5.2.3 Nombre dprouvettes Au moins cinq prouvettes doivent tre soumises lessai, 5.3 Conditionnement Voir 4.3. 5.4 Mode opratoire 5.4.1 Oprer dans un local climatis, o la temprature choi- sie entre 20 et 25 OC (TO) est maintenue constante 1 OC prs, ou, dfaut, introduire lensemble de lappareillage dans

21、 une enceinte climatise suivant ces conditions. 5.4.2 Dterminer, selon IISO 1923, la longueur L, de Iprou- vette (correspondant la temprature TO), 0,l mm prs. 5.4.3 Placer lprouvette dans le tube porte-prouvette (5.1.1) et disposer le piston capteur de dplacement (5.1.2) de faon quil soit bien centr

22、 et en contact avec la face suprieure de lprouvette. Positionner le micrometre (5.1.3) en contact avec le piston et rgler son cadran pour quil marque la graduation (0) la temprature TO. La raction du micromtre et le poids du piston assurent un bon contact entre lprouvette et le pis- ton capteur de d

23、placement. 5.4.4 A laide du support lvateur (5.1.5), faire monter pro- gressivement le vase de Dewar (5.1.4) rempli du liquide cryog- nique (5.1.6), en evitant un bouillonnement trop violent, de facon que, finalement, lprouvette soit compltement immer- ge dans le liquide et que la surface de ce dern

24、ier dpasse dau moins 30 mm lprouvette. Aprs un temps de stabilisation denviron 10 min, lire la graduation (AI,) sur laquelle sest arr- te laiguille du comparateur. 3 ISO 48974985 (F) 5.4.5 Descendre le vase de Dewar et laisser remonter la tem- prature de lprouvette et de lappareillage jusqu la tempr

25、a- ture T, du local. Il est possible dacclrer la remonte de tem- prature de lappareillage en utilisant une ventilation faible dbit. NOTE - Le contact direct entre le liquide cryognique et lprouvette doit tre vit, le cylindre porte-prouvette peut tre protg par une chemise mtallique de diamtre Igremen

26、t suprieur. Dans ce cas, la temprature finale T de lprouvette doit tre mesure laide dun thermocouple. 5.5 Expression des rsultats Le coefficient de dilatation linique moyen, , entre les temp- ratures T, et Test donn, en kelvins la puissance moins un, par la formule 1 AL *z-x- L, TO- T o L, est la lo

27、ngueur initiale, en millimtres, de lprouvette; TO est la temprature, exprime en kelvins, du local; T est la temprature dvaporation, exprime en kelvins, du liquide cryognique utilis; AL est la lecture du micromtre, exprime en millimtres, indiquant la contraction de lprouvette. 5.6 Pro b) cl dl e) f)

28、description et identification de lchantillon ; anciennete de lchantillon et date de lessai; conditionnement subi par les prouvettes; temprature du local au moment de lessai; temprature dvaporation et nature du fluide cryo- gnique; g) sens de prlvement des prouvettes; h) coefficient moyen de dilatati

29、on linique avec deux chif- fres significatifs; j) eventuelles dformations ou altrations du matriau alvolaire; k) dtails opratoires non prvus dans la prsente Norme internationale, ainsi que les incidents susceptibles davoir agi sur les rsultats. 5.7 Remarques concernant la mthode B 1 Le choix de la s

30、ilice pour la ralisation de la majeure partie du dispositif dessai a dcoul dessais comparatifs effectus avec des supports dprouvettes de structures diverses et ralises en mtal. Les rsultats peu srs obtenus avec ces derniers ont conduit la ralisation du modle dcrit ici. Le coefficient moyen de contra

31、ction de la silice entre la tempra- ture ambiante et les tempratures cryogniques est de lordre de 0,02 x 10 -5 K - 1 ; celui des plastiques alvolaires varie de 23 10 x 10-5 K-l. 2 La mthode B concerne le mesurage du coefficient moyen de contraction entre deux tempratures extrmes donnes et ne saurait

32、 se substituer, dans tous les cas, la dtermination du coefficient vrai de contraction en fonction de la temprature. Nanmoins, elle prsente de grands avantages : sa simplicit et lconomie de moyens quelle permet, sans renoncer pour cela la prcision. 3 La mise en contact direct de bains cryogniques ave

33、c les prouvettes a t exprimente sur une large gamme de plasti- ques alvolaires sans provoquer, semble-t-il, de perturbations (par exemple choc thermique) sur ltat physique de ceux-ci, donc sur les mesures. Aprs leur retour la temprature ambiante, les prouvettes retrouvent pratiquement leur lon- gueu

34、r initiale (les dformations rmanentes, si on en constate, sont de lordre de grandeur de la reproductibilit de la mesure). De plus, des mesurages successifs sur le mme chantillon, par immersion dans lazote liquide, donnent des rsultats assez reproductibles. 4 II se peut, dans certains cas (ceci a t v

35、rifi par exemple sur des chantillons de polystyrne expans), que le coefficient de contraction moyen mesur par cette mthode (entre la tem- prature dun bain dazote liquide et la temprature ambiante): 1 AL a=-x- L, AT soit gal au coefficient de contraction vrai : 1 dL a(T) = -x - L dT cest-dire quon se

36、 trouve dans le cas o a(T) = constante dans la gamme de tempratures considre. Par contre, si le coefficient vrai varie avec la temprature dans la gamme considre, a = a(T), il faut se garder dutiliser la valeur *obtenue entre deux tempratures extrmes, pour pr- voir le comportement du matriau alvolair

37、e dans dautres con- ditions, mme par exemple entre lune des tempratures extr- mes et une temprature comprise dans la gamme. Pour un matriau alvolaire autre que le polystyrne, on a en effet trouv, par exemple, partir de courbes de coefficient vrai de dilatation : centre +20 et -190 OC = 8 x 10e5 K-l

38、entre +20et -50 OC = 155 x 10s5 K-l Si donc on dsire, pour certains matriaux alvolaires, conna- tre le coefficient de contraction moyen entre deux tempratures quelconques, la mthode B ne peut tre utilise en gnral cette fin. Elle peut tre nanmoins adapte ce problme, en remplacant le micromtre de mesurage par un capteur de dplacement pouvant fournir un signal lectrique quon recueil- lera sur un enregistreur en fonction de la temprature de lprouvette, cette temprature tant impose par un bain liquide entourant lprouvette et tant commande suivant un programme prtabli sur thermostat. 4