Introduction
Lors de l'analyse des joints d'étanchéité, une réponse dynamique rapide, directement liée aux propriétés dynamiques et mécaniques des matériaux, est d'un intérêt primordial. Généralement, en cas de "fuite", les forces de rappel ne sont pas assez fortes. Malheureusement, ces propriétés dépendent de la température et, bien sûr, de la fréquence appliquée. DMTA fournit un moyen puissant d'analyser ces limites de défaillance en appliquant des balayages dynamiques de déformation réalisés dans différentes conditions de charge comme la précharge, la fréquence ou la température. L'appareil Eplexor® 500 N de NETZSCH GABO Instruments (figure 1) convient parfaitement à ce type de mesures.
L'exemple suivant illustre la situation de manière plus détaillée :
- Déformation statique d'environ 20%
- Fréquence de 10 Hz
- Force de rappel élevée requise
- Faible amortissement, par exemple, élasticité élevée requise
Un joint torique (voir figure 2) d'un diamètre extérieur de 10 mm et d'une épaisseur de 1 mm a été soumis à une précontrainte statique d'environ 20 % de l'épaisseur. Dans un deuxième temps, une oscillation mécanique avec une déformation dynamique ayant des amplitudes comprises entre 1 % et 10 % de l'épaisseur a été superposée. La fréquence d'essai était de 10 Hz. Pendant la première moitié de la période d'oscillation, le joint a été comprimé, tandis que pendant la seconde moitié, le joint a été relâché. Idéalement, un joint torique devrait réagir "assez vite" et suivre le mouvement induit par l'oscillation, même pendant la seconde moitié de la procédure de relâchement.
Pour assurer une étanchéité parfaite, il est impératif qu'il n'y ait pas de "vide" entre le joint torique et son homologue mécanique.
Le joint torique est capable de remplir cette fonction si l'amortissement (tanδ) est assez faible et si suffisamment d'énergie est emmagasinée de manière élastique (= module d'emmagasinage élevé).
Si l'amortissement est trop élevé (même à un niveau acceptable du module), le joint torique ne peut pas suivre le mouvement et, par conséquent, une "fuite" se produit.
La figure 3 montre les résultats du test pour deux composés élastomères. L'échantillon 1 (bleu) présente un module plus élevé que l'échantillon 2 (rouge). Le tanδ des deux matériaux est plus ou moins identique dans une plage de déformation de 0,01 % à 0,1 %.
Il semblerait que le matériau 1 offre de bien meilleures propriétés dynamiques pour les joints, si l'application est limitée aux déformations small.
Cependant, les propriétés mécaniques des deux matériaux changent radicalement à des déformations plus importantes (entre 1 % et 10 % d'amplitude de déformation dynamique).
Bien que les modules à une amplitude de déformation dynamique de 10 % ne soient pas très éloignés l'un de l'autre, la valeur tanδ de l'échantillon 1 (bleu) est, à la même déformation, environ 50 % plus élevée que la valeur tanδ de l'échantillon 2 (rouge). Cela signifie que les pertes d'énergie sont beaucoup plus importantes. Les propriétés de restauration dynamique de l'échantillon 1 (bleu) se détériorent considérablement avec l'augmentation de la déformation dynamique. Par conséquent, des fuites peuvent se produire. Compte tenu de ces considérations, l'échantillon 2 serait le matériau préféré pour une application d'étanchéité.
Conclusion
Le Eplexor® 500 N permet de comparer directement des pièces de compositions différentes et donne un aperçu du comportement d'un matériau. Il est donc avantageux non seulement pour le contrôle de la qualité, mais aussi pour les tâches de recherche et de développement. Dans le cas des joints d'étanchéité, il est possible de mesurer le comportement d'amortissement lors de déformations importantes.