Test procedures for determining physical properties of brush materials

IEC 60413:2026 concerns graphite-based grades that are used for sliding electrical contacts, such as carbon brushes or pantograph strips. By extension, it is possible to apply the test procedures of this document to all electrical sliding contacts for electrical transmission appliances and to other appliances of graphite-based materials (heat exchangers, bearings, etc.). This document specifies uniformized procedures for determining their following properties:
- density and porosity;
- resistivity;
- flexural strength;
- hardness;
- ash content.
In addition, it provides recommendations on test procedures for other properties:
- Mechanical properties: Charpy impact test, compressive strength, tensile strength (Annex B).
- Thermal properties: coefficient of thermal expansion, specific heat capacity, thermal conductivity (Annex C).
The properties determined by these tests are inherent to the graphite-based materials and it is therefore important to distinguish them from performance characteristics in operation on electrical equipment (carbon brush in an electrical rotating machine, contact strips on a pantograph, etc.). Since these materials are generally brittle, porous materials, it is reasonable that their properties vary much more than the same properties in metals. Some test methods are suitable for use in production quality control (routine tests), others only for more thorough investigations, using precise laboratory techniques (see Annex A).
WARNING — The use of this document can involve hazardous substances, operations and equipment. It does not purport to address all of the safety or environmental problems associated with its use. It is the responsibility of the user of this document to establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of regulatory limitations prior to use.
This second edition cancels and replaces the first edition published in 1972. This edition constitutes a technical revision. This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition:
a) Title modified.
b) Addition of definitions in Clause 3.
c) Clause 5 on test specimen: Nomenclature and addition of the different types of test specimen, specification on their dimensions, tolerances and preparation.
d) Improvement of test procedures of the properties already disclosed in the previous edition (Clause 6 to Clause 11).
e) Separation of apparent density and apparent porosity (respectively Clause 6 and Clause 10).
f) Resistivity (Clause 7): Addition of the eddy current method.
g) Rebound hardness (Clause 9): Addition of a new model of scleroscope and addition of Leeb method, as a possible alternative to the traditional scleroscope method.
h) Common elements of the test report in a dedicated Clause 12.
i) Addition of Annex A (normative): introduction of tests categories (serial/type tests), list of properties to be tested for each test category of test according to their purpose.
j) Addition of Annex B: test procedures for other mechanical properties than flexural strength and hardness: tensile, compressive and impact strength.
k) Addition of Annex C: test procedures for thermal properties (coefficient of linear expansion, specific heat capacity and thermal conductivity).
l) Addition of Annex D: supplement to density and porosity.
m) Addition of Annex E: recommendations on methods for elements analysis.
n) Addition of Annex F: supplement of information concerning scleroscope hardness.

Modes opératoires d’essai pour déterminer les propriétés physiques des matériaux de balais

IEC 60413:2026 concerne les nuances à base de graphite utilisées pour les contacts électriques glissants, tels que les balais ou les bandes de pantographes. Par extension, il est possible d'appliquer les modes opératoires d'essai du présent document à tous les contacts électriques glissants des équipements de transmission électrique et à d'autres applications de matériaux à base de graphite (échangeurs de chaleur, roulements, etc.). Le présent document spécifie des procédures uniformisées pour déterminer leurs propriétés suivantes:
- densité et porosité;
- résistivité;
- résistance à la flexion;
- dureté;
- teneur en cendres.
En outre, il fournit des recommandations sur les modes opératoires d'essai pour d'autres propriétés:
- propriétés mécaniques: essai de choc Charpy, résistance à la compression, résistance à la traction (Annexe B);
- propriétés thermiques: coefficient de dilatation thermique, capacité thermique massique, conductivité thermique (Annexe C).
Les propriétés déterminées par ces essais sont inhérentes aux matériaux à base de graphite et par conséquent, il est important de les distinguer par rapport aux caractéristiques de performance en service sur les équipements électriques (balai dans une machine électrique tournante, bandes de contact sur un pantographe, etc.).
Étant donné qu'il s'agit de matériaux généralement fragiles et poreux, il est raisonnable que leurs propriétés varient beaucoup plus que les mêmes propriétés dans les métaux.
Certaines méthodes d'essai conviennent au contrôle de la qualité de la production (essais individuels de série), d'autres sont réservées à des examens plus approfondis, qui font appel à des techniques de laboratoire précises (voir l'Annexe A).
AVERTISSEMENT — L'utilisation du présent document peut impliquer la mise en œuvre de substances, d'opérations et de matériels dangereux. Ce document ne prétend pas couvrir tous les problèmes environnementaux ou de sécurité liés à son utilisation. Il incombe à l'utilisateur du présent document d'établir des pratiques appropriées en matière d'hygiène et de sécurité et de déterminer l'applicabilité des limitations réglementaires avant l'utilisation.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition parue en 1972. Cette édition constitue une révision technique.
Cette édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'édition précédente:
a) le titre a été modifié;
b) des définitions ont été ajoutées à l'Article 3;
c) Article 5 sur les éprouvettes: la nomenclature et différents types d'éprouvettes, la spécification de leurs dimensions, leurs tolérances et leur préparation ont été ajoutés;
d) les modes opératoires d'essai des propriétés déjà divulguées dans l'édition précédente (Articles 6 à 11) ont été améliorés;
e) la densité apparente et la porosité apparente font l'objet d'articles distincts (Articles 6 et 10 respectivement);
f) résistivité (Article 7): la méthode par courants de Foucault a été ajoutée;
g) dureté rebond (Article 9): un nouveau modèle de scléroscope et la méthode Leeb ont été ajoutés comme alternative possible à la méthode classique du scléroscope;
h) les éléments communs du rapport d'essai ont été consignés dans l'Article 12 correspondant;
i) l'Annexe A (normative) a été ajoutée avec l'introduction des catégories d'essais (essais en série/essais de type) et une liste de propriétés à soumettre à l'essai pour chaque catégorie d'essai en fonction de leur objet;
j) l'Annexe B a été ajoutée avec des modes opératoires d'essai pour d'autres propriétés mécaniques que la résistance à la flexion et la dureté: résistance à la traction, à la compression et au choc;
k) l'Annexe C a été ajoutée avec des modes opératoires d'essai pour les propriétés thermiques (coefficient de dilatation thermique, capacité thermique massique et conductivité thermique);
l) l'Annexe D a été ajoutée: elle fournit des informations supplémentaires sur la densité et la porosité;
m) l'Annexe E a été

General Information

Status
Published
Publication Date
12-Mar-2026
Technical Committee
TC 2 - Rotating machinery
Drafting Committee
MT 14 - TC 2/MT 14
Current Stage
PPUB - Publication issued
Start Date
13-Mar-2026
Completion Date
03-Apr-2026

Buy Documents

Standard

iec60413{ed2.0}en - Test procedures for determining physical properties of brush materials

ISBN:978-2-8327-1114-9
Release Date:13-Mar-2026
English and French language (204 pages)
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview
Standard

iec60413{ed2.0}fr - Modes opératoires d’essai pour déterminer les propriétés physiques des matériaux de balais

ISBN:978-2-8327-1114-9
Release Date:13-Mar-2026
English and French language (204 pages)
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview

Get Certified

Connect with accredited certification bodies for this standard

Intertek Testing Services NA Inc.

Intertek certification services in North America.

ANAB United States Verified

UL Solutions

Global safety science company with testing, inspection and certification.

ANAB United States Verified

ANCE

Mexican certification and testing association.

EMA Mexico Verified

Sponsored listings

Frequently Asked Questions

IEC 60413:2026 is a standard published by the International Electrotechnical Commission (IEC). Its full title is "Test procedures for determining physical properties of brush materials". This standard covers: IEC 60413:2026 concerns graphite-based grades that are used for sliding electrical contacts, such as carbon brushes or pantograph strips. By extension, it is possible to apply the test procedures of this document to all electrical sliding contacts for electrical transmission appliances and to other appliances of graphite-based materials (heat exchangers, bearings, etc.). This document specifies uniformized procedures for determining their following properties: - density and porosity; - resistivity; - flexural strength; - hardness; - ash content. In addition, it provides recommendations on test procedures for other properties: - Mechanical properties: Charpy impact test, compressive strength, tensile strength (Annex B). - Thermal properties: coefficient of thermal expansion, specific heat capacity, thermal conductivity (Annex C). The properties determined by these tests are inherent to the graphite-based materials and it is therefore important to distinguish them from performance characteristics in operation on electrical equipment (carbon brush in an electrical rotating machine, contact strips on a pantograph, etc.). Since these materials are generally brittle, porous materials, it is reasonable that their properties vary much more than the same properties in metals. Some test methods are suitable for use in production quality control (routine tests), others only for more thorough investigations, using precise laboratory techniques (see Annex A). WARNING — The use of this document can involve hazardous substances, operations and equipment. It does not purport to address all of the safety or environmental problems associated with its use. It is the responsibility of the user of this document to establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of regulatory limitations prior to use. This second edition cancels and replaces the first edition published in 1972. This edition constitutes a technical revision. This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition: a) Title modified. b) Addition of definitions in Clause 3. c) Clause 5 on test specimen: Nomenclature and addition of the different types of test specimen, specification on their dimensions, tolerances and preparation. d) Improvement of test procedures of the properties already disclosed in the previous edition (Clause 6 to Clause 11). e) Separation of apparent density and apparent porosity (respectively Clause 6 and Clause 10). f) Resistivity (Clause 7): Addition of the eddy current method. g) Rebound hardness (Clause 9): Addition of a new model of scleroscope and addition of Leeb method, as a possible alternative to the traditional scleroscope method. h) Common elements of the test report in a dedicated Clause 12. i) Addition of Annex A (normative): introduction of tests categories (serial/type tests), list of properties to be tested for each test category of test according to their purpose. j) Addition of Annex B: test procedures for other mechanical properties than flexural strength and hardness: tensile, compressive and impact strength. k) Addition of Annex C: test procedures for thermal properties (coefficient of linear expansion, specific heat capacity and thermal conductivity). l) Addition of Annex D: supplement to density and porosity. m) Addition of Annex E: recommendations on methods for elements analysis. n) Addition of Annex F: supplement of information concerning scleroscope hardness.

IEC 60413:2026 concerns graphite-based grades that are used for sliding electrical contacts, such as carbon brushes or pantograph strips. By extension, it is possible to apply the test procedures of this document to all electrical sliding contacts for electrical transmission appliances and to other appliances of graphite-based materials (heat exchangers, bearings, etc.). This document specifies uniformized procedures for determining their following properties: - density and porosity; - resistivity; - flexural strength; - hardness; - ash content. In addition, it provides recommendations on test procedures for other properties: - Mechanical properties: Charpy impact test, compressive strength, tensile strength (Annex B). - Thermal properties: coefficient of thermal expansion, specific heat capacity, thermal conductivity (Annex C). The properties determined by these tests are inherent to the graphite-based materials and it is therefore important to distinguish them from performance characteristics in operation on electrical equipment (carbon brush in an electrical rotating machine, contact strips on a pantograph, etc.). Since these materials are generally brittle, porous materials, it is reasonable that their properties vary much more than the same properties in metals. Some test methods are suitable for use in production quality control (routine tests), others only for more thorough investigations, using precise laboratory techniques (see Annex A). WARNING — The use of this document can involve hazardous substances, operations and equipment. It does not purport to address all of the safety or environmental problems associated with its use. It is the responsibility of the user of this document to establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of regulatory limitations prior to use. This second edition cancels and replaces the first edition published in 1972. This edition constitutes a technical revision. This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition: a) Title modified. b) Addition of definitions in Clause 3. c) Clause 5 on test specimen: Nomenclature and addition of the different types of test specimen, specification on their dimensions, tolerances and preparation. d) Improvement of test procedures of the properties already disclosed in the previous edition (Clause 6 to Clause 11). e) Separation of apparent density and apparent porosity (respectively Clause 6 and Clause 10). f) Resistivity (Clause 7): Addition of the eddy current method. g) Rebound hardness (Clause 9): Addition of a new model of scleroscope and addition of Leeb method, as a possible alternative to the traditional scleroscope method. h) Common elements of the test report in a dedicated Clause 12. i) Addition of Annex A (normative): introduction of tests categories (serial/type tests), list of properties to be tested for each test category of test according to their purpose. j) Addition of Annex B: test procedures for other mechanical properties than flexural strength and hardness: tensile, compressive and impact strength. k) Addition of Annex C: test procedures for thermal properties (coefficient of linear expansion, specific heat capacity and thermal conductivity). l) Addition of Annex D: supplement to density and porosity. m) Addition of Annex E: recommendations on methods for elements analysis. n) Addition of Annex F: supplement of information concerning scleroscope hardness.

IEC 60413:2026 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 29.160.10 - Components for rotating machines. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.

IEC 60413:2026 is available in PDF format for immediate download after purchase. The document can be added to your cart and obtained through the secure checkout process. Digital delivery ensures instant access to the complete standard document.

Standards Content (Sample)


IEC 60413 ®
Edition 2.0 2026-03
INTERNATIONAL
STANDARD
Test procedures for determining physical properties of brush materials

ICS 29.160.10  ISBN 978-2-8327-1114-9

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 either
IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester. If you have any questions about IEC copyright
or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or your local
IEC member National Committee for further information.

IEC Secretariat Tel.: +41 22 919 02 11
3, rue de Varembé info@iec.ch
CH-1211 Geneva 20 www.iec.ch
Switzerland
About the IEC
The International Electrotechnical Commission (IEC) is the leading global organization that prepares and publishes
International Standards for all electrical, electronic and related technologies.

About IEC publications
The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC. Please make sure that you have the
latest edition, a corrigendum or an amendment might have been published.

IEC publications search - IEC Products & Services Portal - products.iec.ch
webstore.iec.ch/advsearchform Discover our powerful search engine and read freely all the
The advanced search enables to find IEC publications by a
publications previews, graphical symbols and the glossary.
variety of criteria (reference number, text, technical With a subscription you will always have access to up to date
committee, …). It also gives information on projects, content tailored to your needs.
replaced and withdrawn publications.

Electropedia - www.electropedia.org
IEC Just Published - webstore.iec.ch/justpublished The world's leading online dictionary on electrotechnology,
Stay up to date on all new IEC publications. Just Published containing more than 22 500 terminological entries in English
details all new publications released. Available online and and French, with equivalent terms in 25 additional languages.
once a month by email. Also known as the International Electrotechnical Vocabulary
(IEV) online.
IEC Customer Service Centre - webstore.iec.ch/csc
If you wish to give us your feedback on this publication or
need further assistance, please contact the Customer
Service Centre: sales@iec.ch.
CONTENTS
FOREWORD . 7
1 Scope . 9
2 Normative references . 9
3 Terms, definitions and symbols . 10
4 Symbols . 15
5 Test specimen . 17
5.1 General . 17
5.2 Types of test specimen . 18
5.2.1 General. 18
5.2.2 Type A . 18
5.2.3 Type B . 18
5.2.4 Type C . 19
5.2.5 Type D . 19
5.3 Preparation of test specimens . 19
5.3.1 General. 19
5.3.2 Relation between dimensions and grain direction . 20
5.3.3 Requirements on test specimens . 22
6 Apparent density . 23
6.1 General . 23
6.2 Mass-and-dimensions method . 23
6.2.1 General. 23
6.2.2 Principle of measurement . 23
6.2.3 Test equipment . 23
6.2.4 Test specimen . 24
6.2.5 Test condition . 24
6.2.6 Test procedure . 24
6.2.7 Calculation and report . 24
6.3 Immersion method . 24
6.3.1 General. 24
6.3.2 Principle of measurement . 25
6.3.3 Reagents . 25
6.3.4 Test equipment . 25
6.3.5 Test specimen . 27
6.3.6 Test condition . 27
6.3.7 Procedure of measurement . 28
6.3.8 Calculation and report . 30
7 Resistivity (specific resistance) . 31
7.1 General . 31
7.2 Voltmeter-ammeter method . 31
7.2.1 Principle of measurement . 31
7.2.2 Test equipment . 32
7.2.3 Test specimen . 33
7.2.4 Test conditions . 33
7.2.5 Procedure of measurement . 35
7.2.6 Calculation and report . 35
7.3 Eddy current method . 36
7.3.1 General. 36
7.3.2 Principle of measurement . 36
7.3.3 Test equipment . 36
7.3.4 Test specimen . 37
7.3.5 Test conditions . 37
7.3.6 Procedure of measurement . 37
7.3.7 Calculation and record . 38
8 Flexural strength . 38
8.1 General . 38
8.2 Principle of measurement . 39
8.3 Test equipment. 39
8.3.1 Test machine . 39
8.3.2 Supporting knives . 39
8.3.3 Load knife . 40
8.4 Test specimen . 40
8.5 Test conditions . 42
8.6 Procedure of measurement . 42
8.7 Calculation and report . 43
9 Hardness . 44
9.1 Hardness by indentation . 44
9.1.1 General. 44
9.1.2 Principle . 44
9.1.3 Test equipment . 45
9.1.4 Test specimen . 45
9.1.5 Test conditions . 45
9.1.6 Test procedure . 46
9.1.7 Calculation and report . 48
9.2 Rebound hardness with scleroscope method . 48
9.2.1 General. 48
9.2.2 Principle of measurement . 48
9.2.3 Test equipment . 49
9.2.4 Test specimen . 51
9.2.5 Test condition . 51
9.2.6 Test procedure . 52
9.2.7 Calculation and report . 52
9.3 Rebound hardness with Leeb method . 53
9.3.1 General. 53
9.3.2 Principle of measurement . 53
9.3.3 Test equipment . 55
9.3.4 Test specimen . 55
9.3.5 Test conditions . 55
9.3.6 Test procedure . 56
9.3.7 Calculation and report . 56
9.3.8 Correlation with scleroscope hardness . 56
10 Porosity . 58
10.1 General . 58
10.2 Impregnation-and-mass method . 58
10.2.1 Principle of measurement . 58
10.2.2 Test specimen . 58
10.2.3 Test condition . 59
10.2.4 Impregnating liquid. 59
10.2.5 Test equipment . 59
10.2.6 Test procedure . 60
10.2.7 Calculation . 60
10.3 Mercury method. 62
10.3.1 General. 62
10.3.2 Principle . 62
10.3.3 Test specimen . 62
10.3.4 Test condition . 62
10.3.5 Test equipment . 63
10.3.6 Procedure of measurement . 63
10.3.7 Calculation . 63
11 Ash content . 63
11.1 General . 63
11.2 Principle . 63
11.3 Test specimen . 64
11.4 Test condition . 64
11.5 Test equipment. 64
11.6 Procedure of measurement . 64
11.6.1 Preparing and weighing the specimen: . 64
11.6.2 Ashing the specimen . 64
11.6.3 Weighing the residues . 65
11.7 Calculation . 65
12 Test report . 65
Annex A (normative) Properties per category of test and datasheet . 67
Annex B (normative) Other mechanical properties . 69
B.1 General . 69
B.2 Charpy impact strength . 69
B.2.1 General. 69
B.2.2 Principle of measurement . 69
B.2.3 Test equipment . 70
B.2.4 Test specimen . 71
B.2.5 Test conditions . 72
B.2.6 Procedure of measurement . 72
B.2.7 Calculation and report . 72
B.3 Tensile strength – Young's modulus . 72
B.3.1 General. 72
B.3.2 Principle of measurement of tensile strength . 73
B.3.3 Test equipment . 73
B.3.4 Test specimen . 73
B.3.5 Test conditions . 74
B.3.6 Procedure of measurement . 74
B.3.7 Calculation . 74
B.3.8 Complementary characteristics . 74
B.4 Compressive strength . 75
B.4.1 General. 75
B.4.2 Principle of measurement . 75
B.4.3 Test equipment . 75
B.4.4 Test conditions . 76
B.4.5 Test specimen . 76
B.4.6 Procedure of measurement . 76
B.4.7 Calculation and report . 76
Annex C (normative) Thermal properties . 77
C.1 General . 77
C.2 Coefficient of linear expansion . 77
C.2.1 General. 77
C.2.2 Principle of measurement . 77
C.2.3 Test equipment . 78
C.2.4 Protective gas . 78
C.2.5 Test specimen . 79
C.2.6 Test conditions . 79
C.2.7 Procedure of measurement . 79
C.2.8 Calculation and report . 79
C.3 Specific heat capacity . 81
C.3.1 General. 81
C.3.2 Principle of measurement with DSC . 81
C.3.3 Test equipment . 83
C.3.4 Test specimen . 83
C.3.5 Test conditions . 83
C.3.6 Procedure of measurement . 83
C.3.7 Calculation and report . 83
C.4 Thermal conductivity . 83
C.4.1 General. 83
C.4.2 Flash method. 84
C.4.3 TPS method . 88
C.4.4 Calculation and report . 90
Annex D (informative) Relation between apparent density, real density, porosity and
pores . 92
D.1 General . 92
D.2 Pores . 92
D.3 Apparent density . 92
D.4 Real density . 93
D.5 Porosity . 93
Annex E (informative) Methods for material analysis of sliding contact grades . 94
Annex F (informative) Relation between scleroscope hardness and vibration absorbing
capability . 95
F.1 General . 95
F.2 Vibration equation and amplitude ratio . 95
F.3 Experimental verification . 96
Bibliography . 99

Figure 1 – Dimensions of a test specimen . 10
Figure 2 – Configuration of test specimen in relation to the direction of compression . 20
Figure 3 – Configuration of test specimen in relation to the direction of extrusion . 21
Figure 4 – Test equipment for the measurement of apparent density by immersion
method A on big test specimen . 26
Figure 5 – Test equipment for the measurement of apparent density by immersion
method B on small test specimen . 27
Figure 6 – Measurement of apparent density by immersion method A . 29
Figure 7 – Measurement of apparent density by immersion method B . 30
Figure 8 – Position of measuring electrodes onto the test specimen . 32
Figure 9 – Test specimen mounting configuration for resistivity in case of one-
directional compression . 34
Figure 10 – Test specimen mounting configuration for resistivity in case of extrusion . 34
Figure 11 – Principle of the test equipment of Eddy current method . 36
Figure 12 – Positioning of the test specimen . 38
Figure 13 – Test specimen mounting principle . 39
Figure 14 – Mounting configuration for flexural strength test for a test specimen of
type one-directional compressed . 41
Figure 15 – Mounting configuration for flexural strength test for a test specimen of
type extruded . 41
Figure 16 – Steps for the measurement of indentation hardness . 47
Figure 17 – Principle of scleroscope hardness measurement . 49
Figure 18 – Scleroscope hardness instruments . 50
Figure 19 – Principle of Leeb hardness measurement . 54
Figure 20 – Example of correlation curve assessment between scleroscope hardness
and Leeb hardness . 57
Figure B.1 –Principle of Charpy impact test . 70
Figure B.2 – Configuration of impact strength test for anisotropic materials . 71
Figure B.3 – Example of tensile test specimen . 73
Figure C.1 – Determination of coefficient of linear thermal expansion . 80
Figure C.2 – Schematic drawing showing the DSC baselines . 82
Figure C.3 – Determination of half-time from measurement data. 85
Figure C.4 – Principle of test equipment for thermal pulse method . 87
Figure C.5 – Basic layout of the apparatus . 89
Figure F.1 – Relation between the scleroscope hardness and the amplitude
resonance ratio . 97

Table 1 – Dimensions of test specimen of type B . 19
Table 2 – Configuration type according to the forming process of the item . 21
Table 3 – Tolerances on test specimen dimensions for each category . 22
Table 4 – Recommended values of supports span . 42
Table 5 – Values of coefficient c . 43
f
Table 6 – Calculation of indentation hardness for each combination of scales . 44
Table 7 – Specification of hardness designation . 45
Table 8 – Contents of a report . 66

Table A.1 – Properties per category of tests and datasheet . 67
Table B.1 –Dimensions of test specimen for impact strength test . 71
Table E.1 – Qualitative analysis . 94
Table E.2 – Quantitative analysis . 94
Table F.1 – Values of relative height, damping factor and resonance ratio for different
values of scleroscope hardness . 98

INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
Test procedures for determining physical properties of brush materials

FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote international
co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To this end and
in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications, Technical Reports,
Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as "IEC Publication(s)"). Their
preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with
may participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely with the International Organization for
Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence between
any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in the latter.
5) IEC itself does not provide any attestation of conformity. Independent certification bodies provide conformity
assessment services and, in some areas, access to IEC marks of conformity. IEC is not responsible for any
services carried out by independent certification bodies.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) IEC draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). IEC takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent rights in
respect thereof. As of the date of publication of this document, IEC had not received notice of (a) patent(s), which
may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that this may not represent
the latest information, which may be obtained from the patent database available at https://patents.iec.ch. IEC
shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
IEC 60413 has been prepared by IEC technical committee 2: Rotating machinery. It is an
International Standard.
This second edition cancels and replaces the first edition published in 1972. This edition
constitutes a technical revision.
This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous
edition:
a) Title modified.
b) Addition of definitions in Clause 3.
c) Clause 5 on test specimen: Nomenclature and addition of the different types of test
specimen, specification on their dimensions, tolerances and preparation.
d) Improvement of test procedures of the properties already disclosed in the previous edition
(Clause 6 to Clause 11).
e) Separation of apparent density and apparent porosity (respectively Clause 6 and
Clause 10).
f) Resistivity (Clause 7): Addition of the eddy current method.
g) Rebound hardness (Clause 9): Addition of a new model of scleroscope and addition of Leeb
method, as a possible alternative to the traditional scleroscope method.
h) Common elements of the test report in a dedicated Clause 12.
i) Addition of Annex A (normative): introduction of tests categories (serial/type tests), list of
properties to be tested for each test category of test according to their purpose.
j) Addition of Annex B: test procedures for other mechanical properties than flexural strength
and hardness: tensile, compressive and impact strength.
k) Addition of Annex C: test procedures for thermal properties (coefficient of linear expansion,
specific heat capacity and thermal conductivity).
l) Addition of Annex D: supplement to density and porosity.
m) Addition of Annex E: recommendations on methods for elements analysis.
n) Addition of Annex F: supplement of information concerning scleroscope hardness.
The text of this International Standard is based on the following documents:
Draft Report on voting
2/2286/FDIS 2/2298/RVD
Full information on the voting for its approval can be found in the report on voting indicated in
the above table.
The language used for the development of this International Standard is English.
This document was drafted in accordance with ISO/IEC Directives, Part 2, and developed in
accordance with ISO/IEC Directives, Part 1 and ISO/IEC Directives, IEC Supplement, available
at www.iec.ch/members_experts/refdocs. The main document types developed by IEC are
described in greater detail at www.iec.ch/publications.
The committee has decided that the contents of this document will remain unchanged until the
stability date indicated on the IEC website under webstore.iec.ch in the data related to the
specific document. At this date, the document will be
– reconfirmed,
– withdrawn, or
– revised.
1 Scope
This document concerns graphite-based grades that are used for sliding electrical contacts,
such as carbon brushes or pantograph strips.
By extension, it is possible to apply the test procedures of this document to all electrical sliding
contacts for electrical transmission appliances and to other appliances of graphite-based
materials (heat exchangers, bearings, etc.).
This document specifies uniformized procedures for determining their following properties:
– density and porosity;
– resistivity;
– flexural strength;
– hardness;
– ash content.
In addition, it provides recommendations on test procedures for other properties:
– Mechanical properties: Charpy impact test, compressive strength, tensile strength
(Annex B).
– Thermal properties: coefficient of thermal expansion, specific heat capacity, thermal
conductivity (Annex C).
The properties determined by these tests are inherent to the graphite-based materials and it is
therefore important to distinguish them from performance characteristics in operation on
electrical equipment (carbon brush in an electrical rotating machine, contact strips on a
pantograph, etc.).
Since these materials are generally brittle, porous materials, it is reasonable that their
properties vary much more than the same properties in metals.
Some test methods are suitable for use in production quality control (routine tests), others only
for more thorough investigations, using precise laboratory techniques (see Annex A).
WARNING — The use of this document can involve hazardous substances, operations and equipment. It does
not purport to address all of the safety or environmental problems associated with its use. It is the
responsibility of the user of this document to establish appropriate safety and health practices and determine
the applicability of regulatory limitations prior to use.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies.
For undated references, the latest edition of the referenced document (including any
amendments) applies.
IEC 60276, Carbon brushes, brush holders, commutators and slip-rings - Definitions and
nomenclature
ISO 148-1, Metallic materials - Charpy pendulum impact test - Part 1: Test method
ISO 179-1:2023, Plastics - Determination of Charpy impact properties - Part 1:
Non-instrumented impact test
ISO 6508-2, Metallic materials - Rockwell hardness test - Part 2: Verification and calibration of
testing machines and indenters
ISO 22007-2:2022, Plastics - Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity -
Part 2: Transient plane heat source (hot disc) method
3 Terms, definitions and symbols
For the purposes of this document, the terms and definitions given in IEC 60276 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following
addresses:
– IEC Electropedia: available at https://www.electropedia.org/
– ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
3.1
sample
one or more items taken from a lot and intended to provide information on the lot and possibly
to serve as a basis for a decision on the lot or the process which had produced it
Note 1 to entry: One lot is constituted of one or several batches of production, see ISO 2859-1.
[SOURCE: ISO 5022:1979, 2.3, modified – "population" replaced by "lot" and Note 1 to entry
added.]
3.2
test specimen
one or more blocks, drawn from an item of the sample, with dimensions h ⨯ w ⨯ l as specified
in Figure 1
Key:
h height
w width
l length
Figure 1 – Dimensions of a test specimen
Note 1 to entry: Types, dimensions and preparation the solid test specimen are defined in Clause 5.
3.3
parallelism
difference between the dimensions of the two opposite sides at any cross-section perpendicular
to the length of the test specimen
3.4
anisotropy
material's directional dependence of a physical property, linked to an orientation of grains
obtained during the forming process of the material
Note 1 to entry: Such material is called anisotropic. The orientation of grains during a one-directional forming
process gives two main directions, defined in 3.5 and 3.6.
3.5
with-grain
WG
configuration of the material where the grains orientation is parallel to the longest dimension of
the test specimen during a test
Note 1 to entry: This configuration is further explained in 5.3.2 (especially Table 2).
3.6
across-grain
AG
configuration of the material where the grains orientation is perpendicular to the longest
dimension of the test specimen during a test
Note 1 to entry: This configuration is further explained in 5.3.2 (especially Table 2).
3.7
anisotropic grade
brush grade having a difference of minimum 20 % between configuration WG and configuration
AG for almost one of its main properties
3.8
apparent density
bulk density
δ
a
mass per unit volume of the material (including pores) divided by the mass per unit volume of
water
-3
Note 1 to entry: The mass per unit volume of water µ at standardized temperature is 1 g.cm . That is why the
w
-3
apparent density of the material is often related to its volumetric mass, which is expressed in g.cm .
Note 2 to entry: The terms bulk density and bulk volume (see 3.25) are often used for granular materials.
3.9
total volume
V
t
geometrical volume of the test specimen, calculated from its dimensions h, w and l
Note 1 to entry: It is expressed in cm .
3.10
ambient temperature
room temperature
average temperature of air (or another medium) in the vicinity of the equipment
3.11
test temperature
ϑ, T
average temperature inside the equipment where the test specimen is under test
Note 1 to entry: Symbol T is used for thermodynamic temperature [IEV 113-04-14], in K, and ϑ for Celsius
temperature [IEV 113-04-16], in °C.
3.12
resistivity
specific resistance
ρ
measured volume electrical resistance calculated to apply to a cube of unit side
Note 1 to entry: It is expressed in µΩ.m (microohm metres) or µΩ.cm (microohm centimetres).
3.13
potential span
electrodes span
d
e
distance between the extremities (or edges) of the potential electrodes (during a resistivity test)
Note 1 to entry: It is expressed in mm.
3.14
flexural strength
bending strength
σ
f
flexural stress at break of the test specimen during a three-point bending test, the test specimen
being loaded by a loading knife, at a location midway between two supporting knives (see
Figure 13)
Note 1 to entry: It is commonly expressed in MPa.
3.15
supports span
d
s
distance between the two points of contact between the test specimen and the supporting knives
(during a flexural strength test)
Note 1 to entry: It is expressed in mm.
3.16
test speed
rate of relative movement between the test specimen support or holding device and the loading
piece (during a mechanical test)
-1
Note 1 to entry: It is expressed in mm.min .
3.17
hardness
number characterizing the ability of a material to resist penetration or impact by a solid body,
determined by a specific test method
3.18
indentation hardness
HR
hardness (number) determined from the final and initial indentation depths resulting from the
application of a load by a ball indenter onto the material
Note 1 to entry: This number is an integer and is dimensionless.
3.19
rebound hardness
hardness (number) characterizing the amount of energy absorbed by the test specimen after a
collision of a moving impact body at normal incidence
Note 1 to entry: This number is an integer and is dimensionless.
3.20
scleroscope hardness
Shore hardness
HSc
HSd
rebound hardness measured by a scleroscope instrument
Note 1 to entry: The scleroscope instrument is commonly named Shore
...


IEC 60413 ®
Edition 2.0 2026-03
NORME
INTERNATIONALE
Modes opératoires d’essai pour déterminer les propriétés physiques des
matériaux de balais
ICS 29.160.10  ISBN 978-2-8327-1114-9

Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, 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'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur. Si vous avez des
questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez
les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence.

IEC Secretariat Tel.: +41 22 919 02 11
3, rue de Varembé info@iec.ch
CH-1211 Geneva 20 www.iec.ch
Switzerland
A propos de l'IEC
La Commission Electrotechnique Internationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des
Normes internationales pour tout ce qui a trait à l'électricité, à l'électronique et aux technologies apparentées.

A propos des publications IEC
Le contenu technique des publications IEC est constamment revu. Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la
plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié.

Recherche de publications IEC -  IEC Products & Services Portal - products.iec.ch
webstore.iec.ch/advsearchform Découvrez notre puissant moteur de recherche et consultez
La recherche avancée permet de trouver des publications gratuitement tous les aperçus des publications, symboles
IEC en utilisant différents critères (numéro de référence, graphiques et le glossaire. Avec un abonnement, vous aurez
texte, comité d’études, …). Elle donne aussi des toujours accès à un contenu à jour adapté à vos besoins.
informations sur les projets et les publications remplacées
ou retirées. Electropedia - www.electropedia.org
Le premier dictionnaire d'électrotechnologie en ligne au
IEC Just Published - webstore.iec.ch/justpublished monde, avec plus de 22 500 articles terminologiques en
Restez informé sur les nouvelles publications IEC. Just anglais et en français, ainsi que les termes équivalents
Published détaille les nouvelles publications parues. dans 25 langues additionnelles. Egalement appelé
Disponible en ligne et une fois par mois par email. Vocabulaire Electrotechnique International (IEV) en ligne.

Service Clients - webstore.iec.ch/csc
Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette
publication ou si vous avez des questions contactez-
nous: sales@iec.ch.
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 7
1 Domaine d'application . 9
2 Références normatives . 9
3 Termes, définitions et symboles . 10
4 Symboles . 16
5 Éprouvette . 18
5.1 Généralités . 18
5.2 Types d'éprouvettes . 18
5.2.1 Généralités . 18
5.2.2 Type A . 18
5.2.3 Type B . 18
5.2.4 Type C . 19
5.2.5 Type D . 19
5.3 Préparation des éprouvettes . 19
5.3.1 Généralités . 19
5.3.2 Relation entre dimensions et direction des grains . 20
5.3.3 Exigences concernant les éprouvettes . 22
6 Densité apparente . 23
6.1 Généralités . 23
6.2 Méthode "masse et dimensions" . 23
6.2.1 Généralités . 23
6.2.2 Principe de mesure . 23
6.2.3 Équipements d'essai . 23
6.2.4 Éprouvette . 24
6.2.5 Condition d'essai . 24
6.2.6 Mode opératoire d'essai. 24
6.2.7 Calcul et rapport . 24
6.3 Méthode par immersion . 25
6.3.1 Généralités . 25
6.3.2 Principe de mesure . 25
6.3.3 Réactifs . 25
6.3.4 Équipements d'essai . 25
6.3.5 Éprouvette . 27
6.3.6 Condition d'essai . 27
6.3.7 Mode opératoire de mesure . 28
6.3.8 Calcul et rapport . 30
7 Résistivité (résistance spécifique) . 31
7.1 Généralités . 31
7.2 Méthode du voltmètre-ampèremètre . 31
7.2.1 Principe de mesure . 31
7.2.2 Équipements d'essai . 32
7.2.3 Éprouvette . 33
7.2.4 Conditions d'essai . 33
7.2.5 Mode opératoire de mesure . 35
7.2.6 Calcul et rapport . 35
7.3 Méthode par courants de Foucault. 36
7.3.1 Généralités . 36
7.3.2 Principe de mesure . 36
7.3.3 Équipements d'essai . 36
7.3.4 Éprouvette . 37
7.3.5 Conditions d'essai . 38
7.3.6 Mode opératoire de mesure . 38
7.3.7 Calcul et enregistrement . 38
8 Résistance à la flexion . 39
8.1 Généralités . 39
8.2 Principe de mesure . 39
8.3 Équipements d'essai . 39
8.3.1 Machine d'essai . 39
8.3.2 Couteaux supports . 40
8.3.3 Couteau de charge . 40
8.4 Éprouvette . 40
8.5 Conditions d'essai . 42
8.6 Mode opératoire de mesure . 42
8.7 Calcul et rapport . 43
9 Dureté . 44
9.1 Dureté par pénétration . 44
9.1.1 Généralités . 44
9.1.2 Principe . 44
9.1.3 Équipements d'essai . 45
9.1.4 Éprouvette . 45
9.1.5 Conditions d'essai . 45
9.1.6 Mode opératoire d'essai. 46
9.1.7 Calcul et rapport . 48
9.2 Méthode de mesure de la dureté rebond au scléroscope . 48
9.2.1 Généralités . 48
9.2.2 Principe de mesure . 48
9.2.3 Équipements d'essai . 49
9.2.4 Éprouvette . 51
9.2.5 Condition d'essai . 51
9.2.6 Mode opératoire d'essai. 52
9.2.7 Calcul et rapport . 52
9.3 Méthode Leeb de mesure de la dureté rebond . 53
9.3.1 Généralités . 53
9.3.2 Principe de mesure . 53
9.3.3 Équipements d'essai . 55
9.3.4 Éprouvette . 55
9.3.5 Conditions d'essai . 55
9.3.6 Mode opératoire d'essai. 56
9.3.7 Calcul et rapport . 56
9.3.8 Corrélation avec la dureté scléroscopique . 56
10 Porosité . 58
10.1 Généralités . 58
10.2 Méthode "imprégnation et masse" . 58
10.2.1 Principe de mesure . 58
10.2.2 Éprouvette . 59
10.2.3 Condition d'essai . 59
10.2.4 Liquide d'imprégnation . 59
10.2.5 Équipements d'essai . 59
10.2.6 Mode opératoire d'essai. 60
10.2.7 Calcul . 61
10.3 Méthode du mercure . 62
10.3.1 Généralités . 62
10.3.2 Principe . 62
10.3.3 Éprouvette . 63
10.3.4 Condition d'essai . 63
10.3.5 Équipements d'essai . 63
10.3.6 Mode opératoire de mesure . 63
10.3.7 Calcul . 63
11 Teneur en cendres . 64
11.1 Généralités . 64
11.2 Principe . 64
11.3 Éprouvette . 64
11.4 Condition d'essai . 64
11.5 Équipements d'essai . 64
11.6 Mode opératoire de mesure . 65
11.6.1 Préparation et pesage de l'éprouvette: . 65
11.6.2 Calcination de l'éprouvette . 65
11.6.3 Pesage des résidus . 65
11.7 Calcul . 65
12 Rapport d'essai . 66
Annexe A (normative) Propriétés par catégorie d'essai et fiche technique . 67
Annexe B (normative) Autres propriétés mécaniques . 69
B.1 Généralités . 69
B.2 Résistance au choc Charpy . 69
B.2.1 Généralités . 69
B.2.2 Principe de mesure . 69
B.2.3 Équipements d'essai . 70
B.2.4 Éprouvette . 71
B.2.5 Conditions d'essai . 72
B.2.6 Mode opératoire de mesure . 72
B.2.7 Calcul et rapport . 72
B.3 Résistance à la traction – Module de Young . 72
B.3.1 Généralités . 72
B.3.2 Principe de mesure de la résistance à la traction . 73
B.3.3 Équipements d'essai . 73
B.3.4 Éprouvette . 73
B.3.5 Conditions d'essai . 74
B.3.6 Mode opératoire de mesure . 74
B.3.7 Calcul . 74
B.3.8 Caractéristiques complémentaires . 75
B.4 Résistance à la compression . 76
B.4.1 Généralités . 76
B.4.2 Principe de mesure . 76
B.4.3 Équipements d'essai . 76
B.4.4 Conditions d'essai . 76
B.4.5 Éprouvette . 76
B.4.6 Mode opératoire de mesure . 77
B.4.7 Calcul et rapport . 77
Annexe C (normative) Propriétés thermiques . 78
C.1 Généralités . 78
C.2 Coefficient de dilatation thermique. 78
C.2.1 Généralités . 78
C.2.2 Principe de mesure . 78
C.2.3 Équipements d'essai . 79
C.2.4 Gaz de protection . 79
C.2.5 Éprouvette . 80
C.2.6 Conditions d'essai . 80
C.2.7 Mode opératoire de mesure . 80
C.2.8 Calcul et rapport . 80
C.3 Capacité thermique massique . 82
C.3.1 Généralités . 82
C.3.2 Principe de mesure avec DSC . 83
C.3.3 Équipements d'essai . 84
C.3.4 Éprouvette . 84
C.3.5 Conditions d'essai . 85
C.3.6 Mode opératoire de mesure . 85
C.3.7 Calcul et rapport . 85
C.4 Conductivité thermique . 85
C.4.1 Généralités . 85
C.4.2 Méthode flash . 86
C.4.3 Méthode TPS . 90
C.4.4 Calcul et rapport . 92
Annexe D (informative) Relation entre densité apparente, densité réelle, porosité et
pores . 94
D.1 Généralités . 94
D.2 Pores . 94
D.3 Densité apparente . 94
D.4 Densité réelle . 95
D.5 Porosité . 95
Annexe E (informative) Méthodes d'analyse des matériaux des nuances de contact
glissant . 96
Annexe F (informative) Relation entre la dureté scléroscopique et la capacité
d'absorption des vibrations . 97
F.1 Généralités . 97
F.2 Équation de vibration et rapport d'amplitude . 97
F.3 Vérification expérimentale . 98
Bibliographie . 101

Figure 1 – Dimensions d'une éprouvette . 10
Figure 2 – Configuration de l'éprouvette par rapport à la direction de compression . 20
Figure 3 – Configuration de l'éprouvette par rapport au sens d'extrusion . 21
Figure 4 – Équipement d'essai pour le mesurage de la densité apparente par la
méthode par immersion A sur les éprouvettes de grande taille . 26
Figure 5 – Équipement d'essai pour le mesurage de la densité apparente par la
méthode par immersion B sur les éprouvettes de petite taille . 27
Figure 6 – Mesurage de la densité apparente par la méthode par immersion A . 29
Figure 7 – Mesurage de la densité apparente par la méthode par immersion B . 30
Figure 8 – Position des électrodes de mesure sur l'éprouvette . 32
Figure 9 – Configuration de montage de l'éprouvette pour la résistivité en cas de
compression unidirectionnelle . 34
Figure 10 – Configuration de montage de l'éprouvette pour la résistivité en cas
d'extrusion . 34
Figure 11 – Principe des équipements d'essai de la méthode par courants de Foucault . 37
Figure 12 – Positionnement de l'éprouvette . 38
Figure 13 – Principe de montage de l'éprouvette . 39
Figure 14 – Configuration de montage pour l'essai de résistance à la flexion pour une
éprouvette de type sous compression unidirectionnelle . 41
Figure 15 – Configuration de montage pour l'essai de résistance à la flexion pour une
éprouvette de type extrudé . 41
Figure 16 – Étapes de mesure de la dureté par pénétration . 47
Figure 17 – Principe de mesure de la dureté scléroscopique . 49
Figure 18 – Instruments de dureté scléroscopique . 50
Figure 19 – Principe de mesure de la dureté Leeb . 54
Figure 20 – Exemple d'évaluation de la courbe de corrélation entre la dureté rebond et
la dureté Leeb . 57
Figure B.1 – Principe de l'essai de choc Charpy . 70
Figure B.2 – Configuration de l'essai de résistance au choc pour les matériaux
anisotropes . 71
Figure B.3 – Exemple d'éprouvette de traction . 74
Figure C.1 – Détermination du coefficient de dilatation thermique . 81
Figure C.2 – Représentation schématique des lignes de base DSC . 84
Figure C.3 – Détermination du temps de mi-élévation à partir des données de mesure . 87
Figure C.4 – Principe des équipements d'essai pour la méthode par impulsions
thermiques. 89
Figure C.5 – Schéma de montage de base de l'appareil . 91
Figure F.1 – Relation entre la dureté scléroscopique et le rapport de résonance
d'amplitude . 99

Tableau 1 – Dimensions de l'éprouvette de type B . 19
Tableau 2 – Type de configuration selon le processus de mise en forme de l'individu . 21
Tableau 3 – Tolérances sur les dimensions des éprouvettes pour chaque catégorie . 22
Tableau 4 – Valeurs recommandées de l'écartement des supports . 42
Tableau 5 – Valeurs du coefficient c . 43
f
Tableau 6 – Calcul de la dureté par pénétration pour chaque combinaison d'échelles . 45
Tableau 7 – Spécification de la désignation de la dureté. 46
Tableau 8 – Contenu d'un rapport . 66
Tableau A.1 – Propriétés par catégorie d'essai et fiche technique . 67
Tableau B.1 – Dimensions de l'éprouvette pour l'essai de résistance au choc . 71
Tableau E.1 – Analyse qualitative . 96
Tableau E.2 – Analyse quantitative . 96
Tableau F.1 – Valeurs de hauteur relative, de facteur d'amortissement et de rapport
de résonance pour différentes valeurs de dureté scléroscopique . 100

COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
Modes opératoires d'essai pour déterminer les propriétés physiques
des matériaux de balais
AVANT-PROPOS
1) La Commission Électrotechnique Internationale (IEC) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de l'IEC). L'IEC a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. À cet effet, l'IEC – entre autres activités – publie des Normes internationales,
des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au public (PAS) et des
Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de l'IEC"). Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux
travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations
internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'IEC, participent également aux
travaux. L'IEC collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des
conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de l'IEC concernant les questions techniques représentent, dans la mesure du
possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de l'IEC intéressés
sont représentés dans chaque comité d'études.
3) Les Publications de l'IEC se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de l'IEC. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que l'IEC
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; l'IEC ne peut pas être tenue responsable de
l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de l'IEC s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de l'IEC dans leurs publications nationales
et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de l'IEC et toutes publications nationales ou
régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) L'IEC elle-même ne fournit aucune attestation de conformité. Des organismes de certification indépendants
fournissent des services d'évaluation de conformité et, dans certains secteurs, accèdent aux marques de
conformité de l'IEC. L'IEC n'est responsable d'aucun des services effectués par les organismes de certification
indépendants.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à l'IEC, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou mandataires,
y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités nationaux de l'IEC,
pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre dommage de quelque
nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais de justice) et les dépenses
découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de l'IEC ou de toute autre Publication de l'IEC,
ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L'IEC attire l'attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l'utilisation d'un
ou de plusieurs brevets. L'IEC ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l'applicabilité de tout
droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l'IEC n'avait pas reçu
notification qu'un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois, il y a lieu
d'avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations plus récentes
sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse https://patents.iec.ch.
L'IEC ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de brevets.
L'IEC 60413 a été établie par le comité d'études 2 de l'IEC: Machines tournantes. Il s'agit d'une
Norme internationale.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition parue en 1972. Cette édition
constitue une révision technique.
Cette édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'édition
précédente:
a) le titre a été modifié;
b) des définitions ont été ajoutées à l'Article 3;
c) Article 5 sur les éprouvettes: la nomenclature et différents types d'éprouvettes, la
spécification de leurs dimensions, leurs tolérances et leur préparation ont été ajoutés;
d) les modes opératoires d'essai des propriétés déjà divulguées dans l'édition précédente
(Articles 6 à 11) ont été améliorés;
e) la densité apparente et la porosité apparente font l'objet d'articles distincts (Articles 6 et 10
respectivement);
f) résistivité (Article 7): la méthode par courants de Foucault a été ajoutée;
g) dureté rebond (Article 9): un nouveau modèle de scléroscope et la méthode Leeb ont été
ajoutés comme alternative possible à la méthode classique du scléroscope;
h) les éléments communs du rapport d'essai ont été consignés dans l'Article 12 correspondant;
i) l'Annexe A (normative) a été ajoutée avec l'introduction des catégories d'essais (essais en
série/essais de type) et une liste de propriétés à soumettre à l'essai pour chaque catégorie
d'essai en fonction de leur objet;
j) l'Annexe B a été ajoutée avec des modes opératoires d'essai pour d'autres propriétés
mécaniques que la résistance à la flexion et la dureté: résistance à la traction, à la
compression et au choc;
k) l'Annexe C a été ajoutée avec des modes opératoires d'essai pour les propriétés thermiques
(coefficient de dilatation thermique, capacité thermique massique et conductivité
thermique);
l) l'Annexe D a été ajoutée: elle fournit des informations supplémentaires sur la densité et la
porosité;
m) l'Annexe E a été ajoutée avec des recommandations sur les méthodes d'analyse des
éléments;
n) l'Annexe F a été ajoutée: elle fournit des informations supplémentaires sur la dureté
scléroscopique.
Le texte de cette Norme internationale est issu des documents suivants:
Projet Rapport de vote
2/2286/FDIS 2/2298/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à son approbation.
La langue employée pour l'élaboration de cette Norme internationale est l'anglais.
Ce document a été rédigé selon les Directives ISO/IEC, Partie 2, il a été développé selon les
Directives ISO/IEC, Partie 1 et les Directives ISO/IEC, Supplément IEC, disponibles sous
www.iec.ch/members_experts/refdocs. Les principaux types de documents développés par
l'IEC sont décrits plus en détail sous www.iec.ch/publications.
Le comité a décidé que le contenu de ce document ne sera pas modifié avant la date de stabilité
indiquée sur le site web de l'IEC sous webstore.iec.ch dans les données relatives au document
recherché. À cette date, le document sera
– reconduit,
– supprimé, ou
– révisé.
1 Domaine d'application
Le présent document concerne les nuances à base de graphite utilisées pour les contacts
électriques glissants, tels que les balais ou les bandes de pantographes.
Par extension, il est possible d'appliquer les modes opératoires d'essai du présent document à
tous les contacts électriques glissants des équipements de transmission électrique et à d'autres
applications de matériaux à base de graphite (échangeurs de chaleur, roulements, etc.).
Le présent document spécifie des procédures uniformisées pour déterminer leurs propriétés
suivantes:
– densité et porosité;
– résistivité;
– résistance à la flexion;
– dureté;
– teneur en cendres.
En outre, il fournit des recommandations sur les modes opératoires d'essai pour d'autres
propriétés:
– propriétés mécaniques: essai de choc Charpy, résistance à la compression, résistance à la
traction (Annexe B);
– propriétés thermiques: coefficient de dilatation thermique, capacité thermique massique,
conductivité thermique (Annexe C).
Les propriétés déterminées par ces essais sont inhérentes aux matériaux à base de graphite
et par conséquent, il est important de les distinguer par rapport aux caractéristiques de
performance en service sur les équipements électriques (balai dans une machine électrique
tournante, bandes de contact sur un pantographe, etc.).
Étant donné qu'il s'agit de matériaux généralement fragiles et poreux, il est raisonnable que
leurs propriétés varient beaucoup plus que les mêmes propriétés dans les métaux.
Certaines méthodes d'essai conviennent au contrôle de la qualité de la production (essais
individuels de série), d'autres sont réservées à des examens plus approfondis, qui font appel à
des techniques de laboratoire précises (voir l'Annexe A).
AVERTISSEMENT — L'utilisation du présent document peut impliquer la mise en œuvre de substances,
d'opérations et de matériels dangereux. Ce document ne prétend pas couvrir tous les problèmes
environnementaux ou de sécurité liés à son utilisation. Il incombe à l'utilisateur du présent document d'établir
des pratiques appropriées en matière d'hygiène et de sécurité et de déterminer l'applicabilité des limitations
réglementaires avant l'utilisation.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie
de leur contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule
l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de
référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
IEC 60276, Balais de charbon, porte-balais, collecteurs et bagues - Définitions et nomenclature
ISO 148-1, Matériaux métalliques - Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy -
Partie 1: Méthode d'essai
ISO 179-1:2023, Plastiques - Détermination des caractéristiques au choc Charpy -
Partie 1: Essai de choc non instrumenté
ISO 6508-2, Matériaux métalliques - Essai de dureté Rockwell - Partie 2: Vérification et
étalonnage des machines d'essai et des pénétrateurs
ISO 22007-2:2022, Plastiques - Détermination de la conductivité thermique et de la diffusivité
thermique - Partie 2: Méthode de la source plane transitoire (disque chaud)
3 Termes, définitions et symboles
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'IEC 60276 ainsi que
les suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées
en normalisation, consultables aux adresses suivantes:
– IEC Electropedia: disponible à l'adresse https://www.electropedia.org/
– ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https://www.iso.org/obp
3.1
échantillon
un ou plusieurs individus prélevés dans un lot et destinés à fournir une information sur le lot et
éventuellement à servir de base à une décision concernant le lot ou le procédé qui l'a produit
Note 1 à l'article: Un lot est constitué d'un ou plusieurs lots de production, voir l'ISO 2859-1.
[SOURCE: ISO 5022:1979, 2.3, modifiée – "population" a été remplacé par "lot" et la Note 1 à
l'article a été ajoutée.]
3.2
éprouvette
un ou plusieurs blocs, tirés d'un individu de l'échantillon, ayant les dimensions h ⨯ w ⨯ l,
comme cela est spécifié à la Figure 1

Légende:
h hauteur
w largeur
l longueur
Figure 1 – Dimensions d'une éprouvette
Note 1 à l'article: Les types, les dimensions et la préparation des éprouvettes solides sont définis à l'Article 5.
3.3
parallélisme
différence entre les dimensions des deux côtés opposés à toute section perpendiculaire à la
longueur de l'éprouvette
3.4
anisotropie
dépendance directionnelle d'une propriété physique du matériau, liée à une orientation des
grains obtenue lors du processus de mise en forme du matériau
Note 1 à l'article: Un tel matériau est dit anisotrope. L'orientation des grains au cours d'un processus de mise en
forme unidirectionnel donne deux directions principales, définies aux 3.5 et 3.6.
3.5
parallèle au grain
WG
configuration du matériau dans laquelle l'orientation des grains est parallèle à la dimension la
plus longue de l'éprouvette pendant un essai
Note 1 à l'article: Cette configuration est expliquée plus en détail au 5.3.2 (notamment dans le Tableau 2).
Note 2 à l'article: L'abréviation "WG" est dérivée du terme anglais développé correspondant "with-grain".
3.6
perpendiculaire au grain
AG
configuration du matériau dans laquelle l'orientation des grains est perpendiculaire à la
dimension la plus longue de l'éprouvette pendant un essai
Note 1 à l'article: Cette configuration est expliquée plus en détail au 5.3.2 (notamment dans le Tableau 2).
Note 2 à l'article: L'abréviation "AG" est dérivée du terme anglais développé correspondant "across-grain".
3.7
nuance anisotrope
nuance de balais présentant une différence minimale de 20 % entre la configuration WG et la
configuration AG pour au moins l'une de ses propriétés principales
3.8
densité apparente
δ
a
masse par unité de volume du matériau (y compris les pores) divisée par la masse par unité de
volume de l'eau
-3
Note 1 à l'article: La masse par unité de volume de l'eau µ à température normalisée est de 1 g.cm . C'est la
w
raison pour laquelle la densité apparente du matériau est souvent liée à sa masse volumique, qui est exprimée
-3
en g.cm .
Note 2 à l'article: Les termes "densité apparente" et "volume apparent" (voir 3.25) sont souvent utilisés pour les
matériaux granulaires.
3.9
volume total
V
t
volume géométrique de l'éprouvette, calculé à partir de ses dimensions h, w et l
Note 1 à l'article: Il est exprimé en cm .
3.10
température ambiante
température moyenne de l'air (ou d'un autre milieu) à proximité
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.

Loading comments...