ISO 148-2:2008
(Main)Metallic materials - Charpy pendulum impact test - Part 2: Verification of testing machines
Metallic materials - Charpy pendulum impact test - Part 2: Verification of testing machines
ISO 148-2:2008 covers the verification of the constructional elements of pendulum-type impact testing machines. It is applicable to machines with 2 mm or 8 mm strikers used for pendulum impact tests carried out, for instance, in accordance with ISO 148-1. It can analogously be applied to pendulum impact testing machines of various capacities and of different design. Impact machines used for industrial, general or research laboratory testing of metallic materials in accordance with ISO 148-2:2008 are referred to as industrial machines. Those with more stringent requirements are referred to as reference machines. Specifications for the verification of reference machines are found in ISO 148-3. ISO 148-2:2008 describes two methods of verification: a direct method and an indirect method.
Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 2: Vérification des machines d'essai (mouton-pendule)
L'ISO 148-2:2008 traite de la vérification des éléments des machines d'essai de flexion par choc (moutons-pendules). Elle s'applique aux machines ayant des couteaux de 2 mm ou de 8 mm utilisées pour les essais de flexion par choc effectués par exemple conformément à l'ISO 148-1. Elle peut s'appliquer de manière analogue aux moutons-pendules de capacités ou de conception différentes. Les machines de choc utilisées pour les essais des matériaux métalliques par des laboratoires industriels, généralistes ou de recherche conformément à l'ISO 148-2:2008 sont qualifiées de machines industrielles. Celles répondant à des exigences plus contraignantes sont qualifiées de machines de référence. Les exigences relatives à la vérification des machines de référence sont fixées dans l'ISO 148-3. L'ISO 148-2:2008 décrit deux méthodes de vérification: une méthode directe et une méthode indirecte.
General Information
Relations
Frequently Asked Questions
ISO 148-2:2008 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Metallic materials - Charpy pendulum impact test - Part 2: Verification of testing machines". This standard covers: ISO 148-2:2008 covers the verification of the constructional elements of pendulum-type impact testing machines. It is applicable to machines with 2 mm or 8 mm strikers used for pendulum impact tests carried out, for instance, in accordance with ISO 148-1. It can analogously be applied to pendulum impact testing machines of various capacities and of different design. Impact machines used for industrial, general or research laboratory testing of metallic materials in accordance with ISO 148-2:2008 are referred to as industrial machines. Those with more stringent requirements are referred to as reference machines. Specifications for the verification of reference machines are found in ISO 148-3. ISO 148-2:2008 describes two methods of verification: a direct method and an indirect method.
ISO 148-2:2008 covers the verification of the constructional elements of pendulum-type impact testing machines. It is applicable to machines with 2 mm or 8 mm strikers used for pendulum impact tests carried out, for instance, in accordance with ISO 148-1. It can analogously be applied to pendulum impact testing machines of various capacities and of different design. Impact machines used for industrial, general or research laboratory testing of metallic materials in accordance with ISO 148-2:2008 are referred to as industrial machines. Those with more stringent requirements are referred to as reference machines. Specifications for the verification of reference machines are found in ISO 148-3. ISO 148-2:2008 describes two methods of verification: a direct method and an indirect method.
ISO 148-2:2008 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 77.040.10 - Mechanical testing of metals. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 148-2:2008 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 15371:2000, ISO 148-2:2016, ISO 148-2:1998. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 148-2
Second edition
2008-12-15
Metallic materials — Charpy pendulum
impact test —
Part 2:
Verification of testing machines
Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette
Charpy —
Partie 2: Vérification des machines d'essai (mouton-pendule)
Reference number
©
ISO 2008
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Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions. 2
3.1 Definitions pertaining to the machine . 2
3.2 Definitions pertaining to energy. 3
3.3 Definitions pertaining to test pieces. 4
4 Symbols and abbreviated terms . 4
5 Testing machine. 6
6 Direct verification. 6
6.1 General. 6
6.2 Foundation/installation . 6
6.3 Machine framework . 6
6.4 Pendulum. 7
6.5 Anvil and supports . 11
6.6 Indicating equipment. 11
7 Indirect verification by use of reference test pieces. 12
7.1 Reference test pieces used . 12
7.2 Absorbed energy levels . 12
7.3 Requirements for reference test pieces . 12
7.4 Limited direct verification . 12
7.5 Bias and repeatability. 13
8 Frequency of verification . 13
9 Verification report. 14
9.1 General. 14
9.2 Direct verification. 14
9.3 Indirect verification. 14
10 Uncertainty . 14
Annex A (informative) Measurement uncertainty of the result of the indirect verification of a
Charpy pendulum impact machine. 21
Annex B (informative) Measurement uncertainty of the results of the direct verification of a
Charpy pendulum impact testing machine . 25
Annex C (informative) Direct method of verifying the geometric properties of pendulum impact
testing machines using a jig. 31
Bibliography . 38
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 148-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 4, Toughness testing — Fracture (F), Pendulum (P), Tear (T).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 148-2:1998), which has been technically
revised.
ISO 148 consists of the following parts, under the general title Metallic materials — Charpy pendulum impact
test:
⎯ Part 1: Test method
⎯ Part 2: Verification of testing machines
⎯ Part 3: Preparation and characterization of Charpy V-notch test pieces for indirect verification of
pendulum impact machines
iv © ISO 2008 – All rights reserved
Introduction
The suitability of a pendulum impact testing machine for acceptance testing of metallic materials has usually
been based on a calibration of its scale and verification of compliance with specified dimensions, such as the
shape and spacing of the anvils supporting the specimen. The scale calibration is commonly verified by
measuring the mass of the pendulum and its elevation at various scale readings. This procedure for
evaluation of machines had the distinct advantage of requiring only measurements of quantities that could be
traced to national standards. The objective nature of these traceable measurements minimized the necessity
for arbitration regarding the suitability of the machines for material acceptance tests.
However, sometimes two machines that had been evaluated by the direct-verification procedures described
above, and which met all dimensional requirements, were found to give significantly different impact values
when testing test pieces of the same material. This difference was commercially important when values
obtained using one machine met the material specification, while the values obtained using the other machine
did not. To avoid such disagreements, some purchasers of materials added the requirement that all pendulum
impact testing machines used for acceptance testing of material sold to them must be indirectly verified by
testing reference test pieces supplied by them. A machine was considered acceptable only if the values
obtained using the machine agreed, within specified limits, with the value furnished with the reference test
pieces.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 148-2:2008(E)
Metallic materials — Charpy pendulum impact test —
Part 2:
Verification of testing machines
1 Scope
This part of ISO 148 covers the verification of the constructional elements of pendulum-type impact testing
machines. It is applicable to machines with 2 mm or 8 mm strikers used for pendulum impact tests carried out,
for instance, in accordance with ISO 148-1.
It can analogously be applied to pendulum impact testing machines of various capacities and of different
design.
Impact machines used for industrial, general or research laboratory testing of metallic materials in accordance
with this part of ISO 148 are referred to as industrial machines. Those with more stringent requirements are
referred to as reference machines. Specifications for the verification of reference machines are found in
ISO 148-3.
This part of ISO 148 describes two methods of verification.
a) The direct method, which is static in nature, involves measurement of the critical parts of the machine to
ensure that it meets the requirements of this part of ISO 148. Instruments used for the verification and
calibration are traceable to national standards. Direct methods are used when a machine is being
installed or repaired, or if the indirect method gives a non-conforming result.
b) The indirect method, which is dynamic in nature, uses reference test pieces to verify points on the
measuring scale.
A pendulum impact testing machine is not in compliance with this part of ISO 148 until it has been verified by
both the direct and indirect methods and meets the requirements of Clauses 6 and 7.
The requirements for the reference test pieces are found in ISO 148-3.
This part of ISO 148 takes into account the total energy absorbed in fracturing the test piece using an indirect
method. This total absorbed energy consists of
⎯ the energy needed to break the test piece itself, and
⎯ the internal energy losses of the pendulum impact testing machine performing the first half-cycle swing
from the initial position.
NOTE Internal energy losses are due to
⎯ air resistance, friction of the bearings of the rotation axis and of the indicating pointer of the pendulum which can
be determined by the direct method (see 6.4.5), and
⎯ shock of the foundation, vibration of the frame and pendulum for which no suitable measuring methods and
apparatus have been developed.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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.
ISO 148-1, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 1: Test method
ISO 148-3, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 3: Preparation and characterization of
Charpy V-notch test pieces for indirect verification of pendulum impact machines
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1 Definitions pertaining to the machine
3.1.1
anvil
portion of the machine that serves to properly position the test piece for impact with respect to the striker and
the test piece supports, and supports the test piece under the force of the strike
3.1.2
base
that part of the framework of the machine located below the horizontal plane of the supports
3.1.3
centre of percussion
that point in a body at which, on striking a blow, the percussive action is the same as if the whole mass of the
body were concentrated at the point
NOTE When a simple pendulum delivers a blow along a horizontal line passing through the centre of percussion,
there is no resulting horizontal reaction at the axis of rotation.
See Figure 4.
3.1.4
centre of strike
that point on the striking edge of the pendulum at which, in the free hanging position of the pendulum, the
vertical edge of the striker meets the upper horizontal plane of a test piece of half standard height (i.e. 5 mm)
or equivalent gauge bar resting on the test piece supports
See Figure 4.
3.1.5
industrial machine
pendulum impact machine used for industrial, general, or most research-laboratory testing of metallic
materials
NOTE 1 These machines are not used to establish reference values.
NOTE 2 Industrial machines are verified using the procedures described in this part of ISO 148.
3.1.6
reference machine
pendulum impact testing machine used to determine certified values for batches of reference test pieces
2 © ISO 2008 – All rights reserved
3.1.7
striker
portion of the pendulum that contacts the test piece
NOTE The edge that actually contacts the test piece has a radius of 2 mm (the 2 mm striker) or a radius of 8 mm (the
8 mm striker).
See Figure 2.
3.1.8
test piece supports
portion of the machine that serves to properly position the test piece for impact with respect to the centre of
percussion of the pendulum, the striker and the anvils
See Figures 2 and 3.
3.2 Definitions pertaining to energy
3.2.1
total absorbed energy
K
T
total absorbed energy required to break a test piece with a pendulum impact testing machine, which is not
corrected for any losses of energy
NOTE It is equal to the difference in the potential energy from the starting position of the pendulum to the end of the
first half swing during which the test piece is broken (see 6.3).
3.2.2
initial potential energy
potential energy
K
P
difference between the potential energy of the pendulum hammer prior to its release for the impact test, and
the potential energy of the pendulum hammer at the position of impact, as determined by direct verification
NOTE See 6.4.2.
3.2.3
absorbed energy
K
energy required to break a test piece with a pendulum impact testing machine, after correction for friction
NOTE The letter V or U is used to indicate the notch geometry, that is KV or KU. The number 2 or 8 is used as a
subscript to indicate striker radius, for example KV .
3.2.4
calculated energy
K
calc
energy calculated from values of angle, length, and force measured during direct verification
3.2.5
nominal initial potential energy
nominal energy
K
N
energy assigned by the manufacturer of the pendulum impact testing machine
3.2.6
indicated absorbed energy
K
S
energy indicated by the display/dial of the testing machine, which may or may not need to be corrected for
friction to determine absorbed energy, K
3.2.7
reference absorbed energy
K
R
certified value of absorbed energy assigned to the test pieces used to verify the performance of pendulum
impact machines
3.3 Definitions pertaining to test pieces
3.3.1
height
distance between the notched face and the opposite face
3.3.2
width
dimension perpendicular to the height that is parallel to the notch
3.3.3
length
largest dimension perpendicular to the notch
3.3.4
reference test piece
impact test piece used to verify the suitability of pendulum impact testing machines by comparing the
indicated absorbed energy measured by that machine to the reference absorbed energy associated with the
test pieces
NOTE Reference test pieces are prepared in accordance with ISO 148-3.
4 Symbols and abbreviated terms
For the purposes of this document, the symbols and abbreviated terms given in Table 1 are applicable.
Table 1 — Symbols/abbreviated terms and their designations and units
Symbol/
abbreviated Unit Designation
a
term
B J Bias of the pendulum impact machine as determined through indirect verification
V
b J Repeatability
F N Force exerted by the pendulum when measured at a distance of l
F N Force exerted by the pendulum due to gravity
g
g Acceleration due to gravity
m/s
GUM — Guide to the expression of uncertainty in measurement
h m Height of fall of pendulum
H m Height of rise of pendulum
ISO — International Organization for Standardization
KV J Absorbed energy as measured in accordance with ISO 148 on a V-notched sample
KV J Certified KV value of the reference material used in the indirect verification
R
KV J Mean KV value of the reference test pieces tested for indirect verification
V
K J Nominal initial potential energy (nominal energy)
N
K J Initial potential energy (potential energy)
P
K J Reference absorbed energy of a set of Charpy reference test pieces
R
4 © ISO 2008 – All rights reserved
Table 1 (continued)
Symbol/
abbreviated Unit Designation
a
term
Absorbed energy (expressed as KV , KV , KU , KU , to identify specific notch
2 8 2 8
K J
geometries and striker radii)
K J Total absorbed energy
T
K J Indicated absorbed energy
S
K J Calculated energy
calc
Indicated absorbed energy or angle of rise when the machine is operated in the normal
K or b J or degree
1 1
manner without a test piece in position
Indicated absorbed energy or angle of rise when the machine is operated in the normal
K or b J or degree
2 2
manner without a test piece in position and without resetting the indication mechanism
Indicated absorbed energy or angle of rise after 11 half swings when the machine is
K or b J or degree operated in the normal manner without a test piece in position and without resetting the
3 3
indication mechanism
Distance to centre of test piece (centre of striker) from the axis of rotation (length of
l m
pendulum)
l m Distance to the centre of percussion from the axis of rotation
l m Distance to the point of application of the force F from the axis of rotation
M N·m Moment equal to the product Fl
Number of reference samples tested for the indirect verification of a pendulum impact
n —
V
testing machine
p J Absorbed energy loss caused by pointer friction
p′ J Absorbed energy loss caused by bearing friction and air resistance
p J Correction of absorbed energy losses for an angle of swing b
b
r J Resolution of the pendulum scale
RM — Reference material
s J Standard deviation of the KV values obtained on n reference samples
V V
S J Bias in the scale mechanism
t s Period of the pendulum
T s Total time for 100 swings of the pendulum
T s Maximum value of T
max
T s Minimum value of T
min
uK()V J Standard uncertainty of KV
V
V
u(B ) J Standard uncertainty contribution from bias
V
u(F) J Standard uncertainty of the measured force, F
u(F ) J Standard uncertainty of the force transducer
std
u(r) J Standard uncertainty contribution from resolution
Standard uncertainty of the certified value of the reference material used for the
u J
RM
indirect verification
u J Standard uncertainty of the indirect verification result
V
a degree Angle of fall of the pendulum
b degree Angle of rise of the pendulum
ν — Degrees of freedom corresponding to u(B )
B V
ν — Degrees of freedom corresponding to u
V V
ν — Degrees of freedom corresponding to u
RM RM
a
See Figure 4.
5 Testing machine
A pendulum impact testing machine consists of the following parts (see Figures 1 to 3):
a) foundation/installation;
b) machine framework — the structure supporting the pendulum, excluding the foundation;
c) pendulum, including the hammer;
d) anvils and supports (see Figures 2 and 3);
e) indicating equipment for the absorbed energy (e.g. scale and friction pointer or electronic readout device).
6 Direct verification
6.1 General
Direct verification of the machine involves the inspection of the following items:
a) foundation/installation;
b) machine framework;
c) pendulum, including the hammer and the striker;
d) anvils and supports;
e) indicating equipment.
6.2 Foundation/installation
6.2.1 The foundation to which the machine is fixed and the method(s) of fixing the machine to the
foundation are of utmost importance.
6.2.2 Inspection of the machine foundation can usually not be made once the machine has been installed;
thus, documentation made at the time of installation shall be produced to provide assurance that the mass of
the foundation is not less than 40 times that of the pendulum.
6.2.3 Inspection of the installed machine shall consist of the following:
a) ensuring that the bolts are torqued to the value specified by the machine manufacturer. The torque value
shall be noted in the document provided by the manufacturer of the machine (see 6.2.1). If other
mounting arrangements are used or selected by an end user, equivalency shall be demonstrated;
b) ensuring that the machine is not subject to external vibrations transmitted through the foundation at the
time of the impact test.
NOTE This can be accomplished, for example, by placing a small container of water on any convenient location on
the machine framework. The absence of ripples on the water surface indicates that this requirement has been met.
6.3 Machine framework
6.3.1 Inspection of the machine framework (see Figure 1) shall consist of determining the following items:
a) free position of the pendulum;
b) location of the pendulum in relation to the supports;
c) transverse and radial play of the pendulum bearings;
d) clearance between the hammer and the framework.
6 © ISO 2008 – All rights reserved
Machines manufactured after the original publication date of this part of ISO 148 shall have a reference plane
from which measurements can be made. Annex C, based on EN 10045-2, is provided for information.
6.3.2 The axis of rotation of the pendulum shall be parallel to the reference plane to within 2/1 000. This
shall be certified by the manufacturer.
6.3.3 The machine shall be installed so that the reference plane is horizontal to within 2/1 000.
For pendulum impact testing machines without a reference plane, the axis of rotation shall be established to
be horizontal to within 4/1 000 directly or a reference plane shall be established from which the horizontality of
the axis of rotation can be verified as described above.
6.3.4 When hanging free, the pendulum shall hang so that the striking edge is within 0,5 mm of the position
where it would just touch the test specimen.
NOTE This condition can be determined using a gauge in the form of a bar, approximately 55 mm in length and of
rectangular section, 9,5 mm in height and approximately 10 mm in width (see Figure 3). The distance between the striker
and the bar is then measured.
6.3.5 The plane of the swing of the pendulum shall be 90° ± 0,1° to the axis of rotation.
6.3.6 The striker shall make contact over the full width of the test piece.
NOTE One method of verifying this is as follows.
A test piece having dimensions of 55 mm ¥ 10 mm ¥ 10 mm is tightly wrapped in thin paper (e.g. by means of
adhesive tape), and the test piece is placed in the test-piece supports. Similarly, the striker edge is tightly
wrapped in carbon paper with the carbon side outermost (i.e. not facing the striker). From its position of
equilibrium, the pendulum is raised a few degrees, released so that it contacts the test piece, and prevented
from contacting the test piece a second time. The mark made by the carbon paper on the paper covering the
test piece should extend completely across the paper. This test may be performed concurrently with that of
checking the angle of contact between the striker and the test piece (see 6.4.8).
6.3.7 The pendulum shall be located so that the centre of the striker and the centre of the gap between the
anvils are coincident to within 0,5 mm.
6.3.8 Axial play in the pendulum bearings shall not exceed 0,25 mm measured at the striker under a
transverse force of approximately 4 % of the effective weight of the pendulum, F [see Figure 4 b)], applied at
g
the centre of strike.
6.3.9 Radial play of the shaft in the pendulum bearings shall not exceed 0,08 mm when a force of
150 ± 10 N is applied at a distance l perpendicular to the plane of swing of the pendulum.
NOTE The radial play can be measured, for example, by a dial gauge mounted on the machine frame at the bearing
housing in order to indicate movement at the end of the shaft (in the bearings) when a force of about 150 N is applied to
the pendulum perpendicularly to the plane of the swing.
6.3.10 For new machines, it is recommended that the mass of the base of the machine framework be at least
12 times that of the pendulum.
NOTE The base of the machine is that portion of the framework located below the plane(s) of the supports.
6.4 Pendulum
6.4.1 The verification of the pendulum (including striker) shall consist of determining the following quantities:
a) potential energy, K ;
P
b) error in the indicated absorbed energy, K ;
S
c) velocity of the pendulum at instant of impact;
d) energy absorbed by friction;
e) position of centre of percussion (i.e. distance from centre of percussion to axis of rotation);
f) striker radius;
g) angle between the line of contact of the striker and the horizontal axis of the test piece.
6.4.2 The potential energy, K , shall not differ from the nominal energy, K , by more than ± 1 %. The
P N
potential energy, K , shall be determined as follows.
P
The moment of the pendulum is determined by supporting the pendulum at a chosen distance, l , from the
axis of rotation by means of a knife edge on a balance or dynamometer in such a manner that the line through
the axis of rotation that joins the centre of gravity of the pendulum is horizontal within 15/1 000 [see
Figure 4 a)].
The force, F, and the length, l , shall each be determined to an accuracy of ± 0,2 %. The moment, M, is the
product of F ¥ l .
NOTE Length l can be equal to length l.
The angle of fall, a, shall be measured to an accuracy of ± 0,2°; this angle can be greater than 90°.
The potential energy, K , is then calculated by Equation (1):
P
K = M(1 - cosa) (1)
P
6.4.3 The graduation marks on the scale corresponding approximately to values of absorbed energy of 0 %,
10 %, 20 %, 30 %, 50 % and 80 % of the nominal energy shall be verified.
For each of these graduation marks, the pendulum shall be supported so that the graduation mark is indicated
by the pointer, and the angle of rise, b, then determined to ± 0,2°. The calculated energy is given by
Equation (2):
K = M(cosb - cosa) (2)
calc
NOTE 1 The degree of inaccuracy of measurement of l , F and b, as specified, yields a mean total error of
measurement of K of approximately ± 0,3 % of the full-scale value.
calc
The difference between the indicated absorbed energy, K , and the calculated energy from the measured
S
values shall not be greater than ± 1 % of the energy reading or ± 0,5 % of the nominal energy, K . In each
N
case, the greater value is permitted, i.e.:
K − K
calc S
¥ 100 < 1 % at between 80 % and 50 % of the nominal energy, K (3)
N
K
S
−
K K
calc S
¥ 100 < 0,5 % at less than 50 % of the nominal energy, K (4)
N
K
N
NOTE 2 Attention is drawn to the fact that the accuracy of the absorbed energy reading varies inversely to its value,
and this is important when K is small in comparison with K .
N
NOTE 3 For machines with scales and readout devices that are corrected for energy losses, K will need to be
calc
corrected in order to compare the results properly.
Absorbed energy values greater than 80 % of the potential energy are inaccurate and should be reported as
approximate.
NOTE 4 This requirement serves to ensure that all tests are conducted at strain rates that vary by less than a factor of
2. The strain rate is a function of the velocity of the pendulum while the striker is in contact with the specimen; for a
pendulum impact testing machine, the velocity decreases as the fracture progresses. The change in the velocity of the
pendulum can be calculated by first determining the velocity at impact using Equation (5) and, after impact, by using the
same formula except that the cosine of b is substituted for the cosine of a (see Figure 4).
8 © ISO 2008 – All rights reserved
6.4.4 The velocity at impact shall be determined for instance from Equation (5):
V 2(gl1 −cosα) (5)
=
where g may be taken as 9,81 m/s (to save measurement at the site of each testing machine).
The velocity at impact shall be 5 m/s to 5,5 m/s; however, for machines manufactured prior to 1998, any value
within the range of 4,3 m/s to 7 m/s is permissible and the value shall be stated in the report.
6.4.5 The energy absorbed by friction includes, but is not limited to, air resistance, bearing friction and the
friction of the indicating pointer. These losses shall be estimated as follows.
6.4.5.1 To determine the loss caused by pointer friction, the machine is operated in the normal manner,
but without a test piece in position, and the angle of rise, b , or energy reading, K , noted as indicated by the
1 1
pointer. A second test is then carried out without resetting the indication pointer and the new angle of rise, b ,
or energy reading, K , noted. Thus, the loss due to friction in the indicating pointer during the rise is equal to
p = M(cosb - cosb ) (6)
1 2
when the scale is graduated in degrees, or
p = K - K (7)
1 2
when the scale is graduated in energy units.
The values of b and b or of K and K shall be the mean values of four determinations.
1 2 1 2
6.4.5.2 Determination of the losses caused by bearing friction and air resistance for one half swing is
performed as follows.
After determining b or K in accordance with 6.4.5.1, the pendulum is put into its initial position. Without
2 2
resetting the indicating mechanism, release the pendulum without shock and vibration and permit it to swing
10 half swings. After the pendulum starts its 11th half swing, move the indicating mechanism to about 5 % of
the scale-range capacity and record the value as b or K . The losses by bearing friction and air resistance for
3 3
one half swing are equal to
p′ = 1/10 M(cosb - cosb ) (8)
3 2
when the scale is graduated in degrees, or
p′ = 1/10 (K - K ) (9)
3 2
when the scale is graduated in energy units.
NOTE If it is required to take into account these losses in an actual test giving an angle of rise, b, the quantity
β α + β
′
pp=+p (10)
β
β α + β
1 2
can be subtracted from the value of the absorbed energy.
Because b and b are nearly equal to a, for practical purposes, it can be reduced to an approximate equation for p as
1 2 b
follows:
β α + β
′
pp=+p (11)
β
α 2α
For machines graduated in energy units, the value of b can be calculated as follows:
b = arccos[1 - 1/M(K - K )] (12)
P T
6.4.5.3 The total friction loss p + p′, so measured, shall not exceed 0,5 % of the nominal energy, K . If it
N
does, and it is not possible to bring the friction loss within the tolerance by reducing the pointer friction, the
bearings shall be cleaned or replaced.
6.4.6 The distance from the centre of percussion to the axis of rotation, l , is derived from the period (time
of swing) of the pendulum, and it shall be 0,995 l ± 0,005 l. The accuracy of the calculated value of l shall be
± 0,5 mm.
The distance can be determined by swinging the pendulum through an angle not exceeding 5°, and
measuring the time, t, of a complete swing in seconds.
l is derived from Equation (13):
g ⋅t
l = (13)
4 π
where
g is taken as equal to 9,81 m/s ; however, if the local acceleration of gravity is known or is believed to
be significantly different from 9,81 m/s , the local acceleration of gravity shall be used;
p is taken as equal to 9,87.
Therefore, in metres, l = 0,248 5t .
The value of t shall be determined to within 0,1 %.
NOTE With a pendulum having a period of approximately 2 s, this accuracy may be achieved as follows. Determine
the time, T, of 100 complete swings, three times. An accurate measure of t is the average of the three T' divided by 100,
s
provided the quantity (T - T ), which represents the repeatability, is not more than 0,2 s.
max min
6.4.7 The dimensions of the striker shall be checked. Either of two types of striker may be used, the 2 mm
striker or the 8 mm striker. The values for the radius of curvature and the angle of the tip for both types are
shown in Table 3.
The maximum width of that portion of the striker passing between the anvils shall be at least 10 mm but not
greater than 18 mm.
NOTE 1 An example of a method of verifying the geometry of the striker is to make a replica for examination.
NOTE 2 Tests carried out with the 2 mm and 8 mm strikers usually give different results.
6.4.8 The angle between the line of contact of the striker and the horizontal axis of the test piece shall be
90° ± 2° (see 6.3.6).
6.4.9 The mechanism for releasing the pendulum from its initial position shall operate freely and permit
release of the pendulum without initial impulse, retardation or side vibration.
6.4.10 If the machine has a brake mechanism, means shall be provided to prevent the brake from being
accidentally engaged. In addition, there shall be provision to disengage the brake mechanism, for example
during the measurement of period and friction losses.
6.4.11 Machines with automated lifting devices shall be constructed so that direct verification can be
performed.
10 © ISO 2008 – All rights reserved
6.5 Anvil and supports
6.5.1 Inspection of the anvils and supports should consist of determining the following items (see Figures 2
and 3 and Table 3):
a) configuration of the supports;
b) configuration of the anvils;
c) distance between the anvils;
d) taper of the anvils;
e) radius of the anvils;
f) clearance for the broken test piece to exit the machine.
6.5.2 The planes containing the support surfaces shall be parallel and the distance between them shall not
exceed 0,1 mm. Supports shall be such that the axis of the test piece is parallel to the axis of rotation of the
pendulum within 3/1 000.
6.5.3 The planes containing the anvils shall be parallel and the distance between them shall not exceed
0,1 mm. The two planes containing the supports and the anvils shall be 90° ± 0,1° relative to each other.
Additional requirements for the configuration of the anvils are given in Table 3.
6.5.4 Sufficient clearance shall be provided to ensure that fractured test pieces are free to leave the
machine with a minimum of interference and not rebound into the hammer before the pendulum completes its
swing. No part of the pendulum that passes between the anvils shall exceed 18 mm in width.
Hammers are often of one of two basic designs (see Figure 1). When using the C-type hammer, the broken
test pieces will not rebound into the hammer if the clearance at each end of the test piece is greater than
13 mm. If end stops are used to locate test pieces, they shall be retracted prior to the instant of impact. When
using the U-type hammer, means shall be provided to prevent the broken test pieces from rebounding into the
hammer. In most machines using U-type hammers, shrouds (see Figure 3) should be designed and installed
with the following requirements:
a) a thickness of approximately 1,5 mm;
b) a minimum hardness of 45 HRC;
c) a radius of at least 1,5 mm at the underside corners;
d) a position in which the clearance between them and the hammer overhang does not exceed 1,5 mm.
In machines where the opening within the hammer permits a clearance between the ends of the test piece
(resting in position ready to test) and the shrouds of at least 13 mm, the requirements of a) and d) need not
apply.
6.6 Indicating equipment
6.6.1 The verification of the analogue indicating equipment shall consist of the following examinations:
a) examination of the scale graduations;
b) examination of the indicating pointer.
The scale shall be graduated in units of angle or of energy.
The thickness of the graduation marks on the scale shall be uniform and the width of the pointer shall be
approximately equal to the width of a graduation mark. The indicating pointer shall permit a reading free from
parallax.
The resolution, r, of the indicator is obtained from the ratio between the width of the pointer and the centre-to-
centre distance between two adjacent scale-graduation marks (scale interval). The recommended ratios are
1:4, 1:5, or 1:10; a spacing of 2,5 mm or greater is required to estimate a tenth of a division on the scale.
The scale interval shall be at most 1 % of the nominal energy and shall permit an estimation of energy in
increments of better than 0,25 % of the nominal energy.
6.6.2 The verification of digital indicating equipment shall ensure that the following requirements are met.
⎯ The scale shall be graduated in units of angle or of energy.
⎯ The resolution of the scale is considered to be one increment of the last active number of the digital
indicator provided that the indication does not fluctuate by more than one increment. When the readings
fluctuate by more than one increment, the resolution is taken to be equal to half the range of fluctuation.
⎯ The resolution shall be better than 0,25 % of the nominal energy.
7 Indirect verification by use of reference test pieces
7.1 Reference test pieces used
Indirect verification consists of verifying points on the measuring scale using reference test pieces. These
reference test pieces are used:
a) for comparison between test results obtained with the machine under consideration and test results
obtained with a particular reference machine or set of reference machines, or with an ISO 148 traceable
K value;
b) to monitor the performance of a machine over a period of time, without reference to any other machine.
7.2 Absorbed energy levels
The indirect verification shall be performed at a minimum of two absorbed energy levels within the range of
use of the machine. A set for each energy level shall consist of at least five reference test pieces. The
reference-test-piece absorbed energy levels shall be as close as possible to the upper and lower limits of the
range of use subject to the availability of reference test pieces for these absorbed energy levels.
When more than two reference-test-piece absorbed energy levels are used, the other level(s) should be
distributed as uniformly as possible between the upper and lower limits subject to the availability of reference
test pieces.
7.3 Requirements for reference test pieces
The requirements for the reference test pieces are found in ISO 148-3.
7.4 Limited direct verification
A limited direct verification shall be performed before each indirect verification. This limited direct verification
includes:
a) inspection of the machine in accordance with 6.2.3 a);
b) inspection (visual at least) of the striker and anvils for excessive wear (see Table 3);
c) measurement of the gap (see Table 3);
d) measurement of the angularity, only when the striker or supports are changed (see Table 3);
e) measurement of the losses due to bearing friction and air resistance;
f) measurement of the loss due to pointer friction.
12 © ISO 2008 – All rights reserved
7.5 Bias and repeatability
7.5.1 Repeatability
KV , KV , ., KV are the absorbed energies at rupture of the n reference test pieces of a set numbered in
1 2 nV V
order of increasing value. The repeatability of the machine under the particular controlled conditions is
characterized by the number
b = KV - KV , i.e. KV - KV (14)
nV 1 max min
The maximum allowed repeatability values are given in Table 2.
7.5.2 Bias
The bias of the machine under the particular controlled conditions is characterized by the number
B=−KV KV (15)
V
VR
where
KV++. KV
inV
∑
KV = (16)
V
n
V
The maximum allowed bias values are given in Table 2.
Table 2 — Maximum allowed values for repeatability and bias values
Values in joules
Bias
Repeatability
Absorbed energy level
b
|B |
V
< 40 u 6 u 4
W 40 u 15 % KV u 10 % KV
R R
8 Frequency of verification
8.1 An indirect verification including a limited direct verification shall be performed at the time of installation
or after moving the machine.
8.2 When parts which are subject to wear are replaced, a direct verification in accordance with clauses
describing the affected part(s) shall be performed. An indirect verification shall also be performed.
8.3 Indirect verifications shall be performed at intervals not exceeding 12 months.
8.3.1 More frequent indirect verifications may be necessary based on one or more of the following:
a) a large number of tests have been performed;
b) the absorbed energy required to fracture the individual test pieces is large compared to the nominal
energy;
c) the quality management system established by the test house requires more frequent indirect verification.
8.3.2 Indirect verification shall be performed after changing the strik
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 148-2
Deuxième édition
2008-12-15
Version corrigée
2009-07-15
Matériaux métalliques — Essai de flexion
par choc sur éprouvette Charpy —
Partie 2:
Vérification des machines d'essai
(mouton-pendule)
Metallic materials — Charpy pendulum impact test —
Part 2: Verification of testing machines
Numéro de référence
©
ISO 2008
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions. 2
3.1 Définitions relatives à la machine . 2
3.2 Définitions relatives à l'énergie. 3
3.3 Définitions relatives aux éprouvettes. 4
4 Symboles et abréviations . 4
5 Machine d'essai. 6
6 Vérification directe. 6
6.1 Généralités . 6
6.2 Fondations/installation. 6
6.3 Bâti de la machine . 7
6.4 Pendule . 8
6.5 Appuis et supports . 11
6.6 Dispositif indicateur . 12
7 Vérification indirecte par utilisation d'éprouvettes de référence . 12
7.1 Éprouvettes de référence utilisées . 12
7.2 Niveaux d'énergie absorbée . 12
7.3 Exigences pour les éprouvettes de référence . 13
7.4 Vérification directe réduite . 13
7.5 Erreur et répétabilité. 13
8 Fréquence des vérifications . 14
9 Rapport de vérification. 14
9.1 Généralités . 14
9.2 Vérification directe. 15
9.3 Vérification indirecte . 15
10 Incertitude. 15
Annexe A (informative) Incertitude de mesure du résultat de la vérification indirecte d'une
machine d'essai par choc sur éprouvette Charpy (mouton-pendule). 22
Annexe B (informative) Incertitude de mesure des résultats de la vérification directe
d'une machine d'essai par choc sur éprouvette Charpy (mouton-pendule) . 26
Annexe C (informative) Méthode directe de vérification des caractéristiques géométriques
des moutons-pendules au moyen d'un gabarit. 32
Bibliographie . 39
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 148-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux, sous-comité
SC 4, Essais de ténacité — Fracture (F), Pendulum (P), Déchirage (T).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 148-2:1998), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 148 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Matériaux métalliques — Essai de
flexion par choc sur éprouvette Charpy:
⎯ Partie 1: Méthode d'essai
⎯ Partie 2: Vérification des machines d'essai (mouton-pendule)
⎯ Partie 3: Préparation et caractérisation des éprouvettes Charpy à entaille en V pour la vérification
indirecte des machines d'essai mouton-pendule
La présente version corrigée de l'ISO 148-2:2008 comprend les corrections suivantes:
⎯ un «s» a été ajouté à «conception» dans le deuxième alinéa du Domaine d'application;
⎯ dans le Tableau 1, en haut de la page 5, le mot «totale» a été supprimé dans la désignation de l'énergie
absorbée, K.
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
Introduction
La conformité d'un mouton-pendule pour l'essai de réception de matériaux métalliques était habituellement
basée sur l'étalonnage de son échelle et la vérification de la conformité des dimensions spécifiées, telles que
la forme et la distance entre les appuis supportant l'éprouvette. L'étalonnage de l'échelle était communément
vérifié par le mesurage de la masse du pendule et de sa position pour différentes lectures sur l'échelle. Ce
mode opératoire d'évaluation de la machine offrait le net avantage de requérir seulement des mesurages de
quantités qui peuvent présenter une traçabilité à des normes nationales. La nature objective de tels
mesurages traçables réduit la nécessité d'arbitrage concernant la conformité des machines pour les essais de
réception d'un matériau.
Cependant, deux machines qui ont été évaluées par le mode opératoire de vérification directe décrit ci-dessus,
et qui ont satisfait toutes deux aux exigences dimensionnelles, peuvent donner quelquefois des valeurs
d'énergie de rupture significativement différentes lors d'essais sur des éprouvettes d'un même matériau. Cette
différence est importante commercialement lorsque les valeurs obtenues sur une machine répondent à la
spécification de matériau alors que celles obtenues sur l'autre machine ne sont pas satisfaisantes. Afin
d'éviter de tels désaccords, certains acheteurs de matériaux ajoutent l'exigence que toutes les machines
d'essai de flexion utilisées pour l'essai de réception du matériau qui leur est vendu soient vérifiées de façon
indirecte par l'utilisation d'éprouvettes de référence fournies par leurs soins. Une machine est considérée
comme acceptable uniquement si les valeurs obtenues avec la machine satisfont, dans les limites spécifiées,
à la valeur fournie avec les éprouvettes de référence.
NORME INTERNATIONALE ISO 148-2:2008(F)
Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur
éprouvette Charpy —
Partie 2:
Vérification des machines d'essai (mouton-pendule)
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 148 traite de la vérification des éléments des machines d'essai de flexion par choc
(moutons-pendules). Elle s'applique aux machines ayant des couteaux de 2 mm ou de 8 mm utilisées pour les
essais de flexion par choc effectués par exemple conformément à l'ISO 148-1.
Elle peut s'appliquer de manière analogue aux moutons-pendules de capacités ou de conceptions différentes.
Les machines de choc utilisées pour les essais des matériaux métalliques par des laboratoires industriels,
généralistes ou de recherche conformément à la présente partie de l'ISO 148 sont qualifiées de machines
industrielles. Celles répondant à des exigences plus contraignantes sont qualifiées de machines de référence.
Les exigences relatives à la vérification des machines de référence sont fixées dans l'ISO 148-3.
La présente partie de l'ISO 148 décrit deux méthodes de vérification.
a) La méthode directe, qui est de nature statique, comprend des mesurages sur les parties critiques de la
machine pour s'assurer qu'elle satisfait aux exigences de la présente partie de l'ISO 148. Les instruments
utilisés pour la vérification et l'étalonnage ont une traçabilité aux étalons nationaux. Les méthodes
directes sont utilisées lors de l'installation ou de la réparation de la machine ou lorsque la méthode
indirecte donne un résultat non conforme.
b) La méthode indirecte, qui est de nature dynamique, utilise des éprouvettes de référence afin de vérifier
des points sur l'échelle de mesure.
Un mouton-pendule n'est pas conforme à la présente partie de l'ISO 148 tant qu'il n'a pas été vérifié par les
deux méthodes, directe et indirecte, et satisfait aux exigences des Articles 6 et 7.
Les exigences relatives aux éprouvettes de référence sont données dans l'ISO 148-3.
La présente partie de l'ISO 148 prend en compte l'énergie totale absorbée par la rupture de l'éprouvette au
moyen d'une méthode indirecte. Cette énergie totale absorbée consiste en
⎯ l'énergie nécessaire pour rompre l'éprouvette elle-même, et
⎯ les pertes internes d'énergie du mouton-pendule effectuant la première demi-oscillation depuis sa
position initiale.
NOTE Les pertes internes d'énergie sont dues
⎯ à la résistance de l'air, aux frottements des paliers de l'axe de rotation et de l'index du mouton-pendule et peuvent
être déterminées par la méthode directe (voir 6.4.5), et
⎯ au choc sur les fondations, aux vibrations du bâti et du pendule, pour lesquelles aucune méthode de mesure et
aucun appareillage appropriés n'ont été développés.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application 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).
ISO 148-1, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 1: Méthode
d'essai
ISO 148-3, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 3: Préparation
et caractérisation des éprouvettes Charpy à entaille en V pour la vérification indirecte des machines d'essai
mouton-pendule
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1 Définitions relatives à la machine
3.1.1
appui
partie de la machine servant à positionner correctement l'éprouvette pour l'impact, par rapport au couteau et
aux supports d'éprouvette, et qui supporte l'éprouvette sous la force de l'impact
3.1.2
base du bâti
partie du bâti de la machine située sous le plan horizontal des supports
3.1.3
centre de percussion
point d'un corps où, lorsqu'on frappe un coup, l'action de percussion est la même que si la masse totale du
corps était concentrée en ce point
NOTE Lorsqu'un mouton-pendule simple délivre un coup selon une ligne horizontale passant par le centre de
percussion, il n'y a aucune réaction résultante sur l'axe de rotation.
Voir Figure 4.
3.1.4
point d'impact
point de l'arête du couteau du pendule au niveau duquel l'arête verticale du couteau rencontre le plan
horizontal à mi-hauteur de l'éprouvette (c'est-à-dire 5 mm) ou d'une barre équivalente reposant sur les
supports de l'éprouvette, lorsque le pendule est libre
Voir Figure 4.
3.1.5
machine industrielle
mouton-pendule utilisé pour des essais industriels, généraux ou la plupart des essais de laboratoire effectués
sur des matériaux métalliques
NOTE 1 Ces machines ne sont pas utilisées pour la détermination de valeurs de référence.
NOTE 2 Les machines industrielles sont vérifiées selon les modes opératoires décrits dans la présente partie de
l'ISO 148.
2 © ISO 2008 – Tous droits réservés
3.1.6
machine de référence
mouton-pendule utilisé pour la détermination des valeurs certifiées de lots d'éprouvettes de référence
3.1.7
couteau
partie du pendule qui sera en contact avec l'éprouvette
NOTE Le bord qui touche l'éprouvette a un rayon de 2 mm (couteau de 2 mm) ou de 8 mm (couteau de 8 mm).
Voir Figure 2.
3.1.8
supports d'éprouvette
partie de la machine servant à positionner correctement l'éprouvette pour l'impact par rapport au centre de
percussion du pendule, du couteau et des appuis
Voir Figures 2 et 3.
3.2 Définitions relatives à l'énergie
3.2.1
énergie totale absorbée
K
T
énergie totale absorbée requise pour rompre une éprouvette avec un mouton-pendule qui n'est pas corrigé
pour de quelconques pertes d'énergie
NOTE Elle est égale à la différence d'énergie potentielle entre la position initiale du pendule et la position de celui-ci
à la fin de la première demi-oscillation pendant laquelle l'éprouvette est rompue (voir 6.3).
3.2.2
énergie potentielle initiale
K
P
différence entre l'énergie potentielle du marteau du pendule avant qu'il soit libéré pour l'essai de choc et son
énergie potentielle en position d'impact, telle qu'elle est déterminée par vérification directe
NOTE Voir 6.4.2.
3.2.3
énergie absorbée
K
énergie requise pour rompre une éprouvette avec un mouton-pendule, après correction du frottement
NOTE La lettre V ou U est utilisée pour indiquer la géométrie de l'entaille, soit KV ou KU. Le chiffre 2 ou 8 est utilisé
comme indice pour indiquer le rayon du couteau, par exemple KV .
3.2.4
énergie calculée
K
calc
énergie calculée à partir des valeurs d'angle, de longueur et de la force mesurée lors de la vérification directe
3.2.5
énergie potentielle initiale nominale
énergie nominale
K
N
énergie attribuée par le constructeur du mouton-pendule
3.2.6
énergie absorbée indiquée
K
S
énergie donnée par l'indicateur de la machine d'essai, qui peut ou non nécessiter une correction pour les
frottements afin de déterminer l'énergie absorbée, K
3.2.7
énergie absorbée de référence
K
R
valeur certifiée de l'énergie absorbée associée aux éprouvettes utilisées pour vérifier les performances des
moutons-pendules
3.3 Définitions relatives aux éprouvettes
3.3.1
hauteur
distance entre la face entaillée et la face opposée
3.3.2
largeur
dimension perpendiculaire à la hauteur et parallèle à l'entaille
3.3.3
longueur
dimension la plus grande, perpendiculaire à l'entaille
3.3.4
éprouvette de référence
éprouvette de flexion par choc utilisée pour vérifier la conformité des moutons-pendules par comparaison de
l'énergie absorbée indiquée par la machine avec l'énergie absorbée de référence associées aux éprouvettes
NOTE Les éprouvettes de référence sont préparées conformément à l'ISO 148-3.
4 Symboles et abréviations
Pour les besoins du présent document, les symboles et abréviations données dans le Tableau 1 s'appliquent.
Tableau 1 — Symboles, abréviations et leur désignation et unité
Symbole/
Unité Désignation
a
abréviation
B J Erreur du mouton-pendule telle que déterminée par la vérification indirecte
V
b J Répétabilité
F N Force exercée par le pendule, mesurée à une distance l
F N Force exercée par le pendule due à la pesanteur
g
g m/s Accélération due à la pesanteur
GUM — Guide ISO pour l'expression de l'incertitude de mesure
h m Hauteur de chute du pendule
H m Hauteur de remontée du pendule
ISO — Organisation internationale de normalisation
Énergie absorbée telle que mesurée sur des éprouvettes avec entaille en V conformément
KV J
à l'ISO 148
KV J Valeur KV certifiée du matériau de référence utilisé pour la vérification indirecte
R
Valeur KV moyenne des éprouvettes de référence soumises à essai lors de la vérification
KV J
V
indirecte
K J Énergie potentielle initiale nominale (énergie nominale)
N
K J Énergie potentielle initiale (énergie potentielle)
P
K J Énergie absorbée de référence d'un jeu d'éprouvettes de référence Charpy
R
4 © ISO 2008 – Tous droits réservés
Tableau 1 (suite)
Symbole/
Unité Désignation
a
abréviation
Énergie absorbée (notée KV , KV , KU , KU , en fonction des géométries d’entaille et des
2 8 2 8
K J
rayons du couteau)
K J Énergie totale absorbée
T
K J Énergie absorbée indiquée
S
K J Énergie calculée
calc
Énergie absorbée indiquée ou angle de remontée lorsque la machine est utilisée de façon
K ou b J ou degré
1 1
normale sans éprouvette en position
Énergie absorbée indiquée ou angle de remontée lorsque la machine est utilisée de façon
K ou b J ou degré
2 2
normale sans éprouvette en position et sans nouveau réglage du mécanisme d'indication
Énergie absorbée indiquée ou angle de remontée après 11 demi-oscillations lorsque la
K ou b J ou degré machine est utilisée de façon normale sans éprouvette en position et sans nouveau réglage
3 3
du mécanisme d'indication
Distance du centre de l'éprouvette (centre du couteau) à l'axe de rotation (longueur du
l m
pendule)
l m Distance du centre de percussion à l'axe de rotation
l m Distance du point d'application de la force F à l'axe de rotation
M N·m Moment, égal au produit F × l
Nombre d'éprouvettes de référence soumises à essai pour la vérification indirecte d'un
n —
V
mouton-pendule
p J Perte d'énergie absorbée due aux frottements de l'index
p′ J Perte d'énergie absorbée due aux frottements dans les paliers et à la résistance de l'air
p J Correction de la perte d'énergie pour un angle d'oscillation b
b
r J Résolution de l'échelle du pendule
RM — Matériau de référence
s J Écart-type des valeurs KV obtenues sur les n éprouvettes de référence
V V
S J Erreur du mécanisme de l'échelle
t s Période du pendule
T s Durée totale de 100 oscillations du pendule
T s Valeur maximale de T
max
T s Valeur minimale de T
min
uK()V J Incertitude-type de KV
V V
u(B ) J Contribution d'incertitude-type à partir de l'erreur
V
u(F) J Incertitude-type de la force mesurée, F
u(F ) J Incertitude-type du transducteur de force
std
u(r) J Contribution d'incertitude-type à partir de la résolution
Incertitude-type de la valeur certifiée du matériau de référence utilisé pour la vérification
u J
RM
indirecte
u J Incertitude-type du résultat de la vérification indirecte
V
a degré Angle de chute du pendule
b degré Angle de remontée du pendule
v — Degrés de liberté correspondant à u(B )
B V
v — Degrés de liberté correspondant à u
V V
v — Degrés de liberté correspondant à u
RM RM
a
Voir Figure 4.
5 Machine d'essai
Un mouton-pendule comprend les parties suivantes (voir Figures 1 à 3):
a) fondations/installation;
b) bâti de la machine: structure supportant le pendule à l'exclusion des fondations;
c) pendule, marteau inclus;
d) appuis et supports (voir Figures 2 et 3);
e) indicateur de l'énergie absorbée (par exemple échelle, index ou dispositif électronique).
6 Vérification directe
6.1 Généralités
La vérification directe de la machine comprend la vérification des points suivants:
a) fondations/installation;
b) bâti de la machine;
c) pendule, marteau et couteau inclus;
d) appuis et supports;
e) dispositif indicateur.
6.2 Fondations/installation
6.2.1 Les fondations sur lesquelles la machine est fixée et la ou les méthodes de fixation de la machine
sont de la plus grande importance.
6.2.2 Les fondations du mouton-pendule ne peuvent généralement pas être vérifiées après installation. En
conséquence, la documentation établie lors de l'installation de la machine doit prouver que la masse des
fondations est au moins égale à 40 fois celle du pendule.
6.2.3 La vérification de la machine installée doit comprendre ce qui suit:
a) s'assurer que le couple de serrage des boulons est conforme à celui indiqué par le constructeur de la
machine. Cette valeur de couple doit être indiquée sur le document fourni par le constructeur de la
machine (voir 6.2.1). Si d'autres dispositifs de montage sont utilisés ou choisis par un utilisateur final,
l'équivalence doit être démontrée;
b) s'assurer que le mouton-pendule n'est pas sujet à des vibrations externes transmises par les fondations
au moment de l'essai de choc.
NOTE Cela peut être réalisé, par exemple, en plaçant un petit récipient rempli d'eau sur le bâti de la machine en tout
emplacement convenable. L'absence de rides à la surface de l'eau indique que cette exigence est satisfaite.
6 © ISO 2008 – Tous droits réservés
6.3 Bâti de la machine
6.3.1 La vérification du bâti de la machine (voir Figure 1) doit comprendre les points suivants:
a) position libre du pendule;
b) position du pendule par rapport aux supports;
c) jeux transversal et radial des paliers du pendule;
d) jeu entre le marteau et le bâti.
Les machines fabriquées après la date initiale de publication de la présente partie de l'ISO 148 doivent avoir
un plan de référence à partir duquel peuvent être réalisés les mesurages. L'Annexe C, fondée sur
l'EN 10045-2, est donnée à titre d'information.
6.3.2 L'axe de rotation du pendule doit être parallèle au plan de référence à 2/1 000 près. Cela doit être
certifié par le constructeur de la machine.
6.3.3 La machine doit être installée de façon que le plan de référence soit horizontal à 2/1 000 près.
Pour les machines ne comportant pas de plan de référence, l'axe de rotation doit être horizontal à 4/1 000
près. Cela doit être démontré par une vérification directe ou bien un plan de référence doit être défini pour la
vérification de l'horizontalité de l'axe de rotation comme décrit ci-dessus.
6.3.4 En position libre, le pendule doit pendre de façon que l'arête du couteau soit au plus à 0,5 mm de la
position où il serait juste en contact avec l'éprouvette.
NOTE Cette condition peut être vérifiée à l'aide d'un barreau d'environ 55 mm de long de section rectangulaire, d'une
hauteur de 9,5 mm et d'une largeur d'environ 10 mm (voir Figure 3). La distance entre l'arête du couteau et le barreau est
ensuite mesurée.
6.3.5 Le plan d'oscillation du pendule doit être à 90° ± 0,1° de l'axe de rotation.
6.3.6 Le couteau doit entrer en contact avec l'éprouvette sur toute la largeur de celle-ci.
NOTE Une méthode possible de vérification est la suivante:
Envelopper une éprouvette de 55 mm ¥ 10 mm ¥ 10 mm d'un papier mince, bien serré (par exemple avec du
ruban adhésif), et placer l'éprouvette sur les supports d'éprouvette. De même, envelopper l'arête du couteau
de papier carbone, la face encrée vers l'extérieur (c'est-à-dire ne faisant pas face au couteau). Écarter le
pendule de quelques degrés de sa position d'équilibre, puis le laisser tomber sur l'éprouvette en évitant un
deuxième contact avec celle-ci. Il convient que le papier carbone marque le papier enveloppant l'éprouvette
sur toute sa largeur. Cet essai peut être exécuté conjointement avec la vérification de l'angle de contact entre
le couteau et l'éprouvette (voir 6.4.8).
6.3.7 Positionner le pendule de façon que l'arête du couteau coïncide à ± 0,5 mm avec le plan médian entre
les appuis d'éprouvettes.
6.3.8 Le jeu axial des paliers du pendule, mesuré au niveau du couteau, doit être inférieur à 0,25 mm
lorsqu'une force transversale d'environ 4 % du poids effectif du pendule, F [voir Figure 4 b)], est appliquée au
g
point d'impact.
6.3.9 Le jeu radial de l'arbre dans les paliers du pendule doit être inférieur à 0,08 mm lorsqu'une force de
(150 ± 10) N est appliquée à une distance l, perpendiculairement au plan d'oscillation du pendule.
NOTE Le jeu radial peut être mesuré, par exemple, en plaçant un comparateur sur le bâti de la machine de façon à
indiquer le déplacement de l'extrémité de l'arbre (dans les paliers) lorsqu'une force d'environ 150 N est appliquée au
pendule perpendiculairement au plan d'oscillation.
6.3.10 Pour les nouvelles machines, il est recommandé que la masse de la base du bâti de la machine soit
au moins égale à 12 fois la masse du pendule.
NOTE La base du bâti de la machine est la partie du bâti située sous le(s) plan(s) des supports.
6.4 Pendule
6.4.1 La vérification du pendule (couteau inclus) doit comprendre la détermination des grandeurs suivantes:
a) énergie potentielle, K ;
P
b) erreur sur l'énergie absorbée indiquée, K ;
S
c) vitesse du pendule au moment de l'impact;
d) énergie absorbée par les frottements;
e) position du centre de percussion (c'est-à-dire la distance du centre de percussion à l'axe de rotation);
f) rayon du couteau;
g) angle entre la ligne de contact du couteau et l'axe horizontal de l'éprouvette.
6.4.2 L'énergie potentielle, K , ne doit pas s'écarter de l'énergie nominale, K , de plus de ± 1 %. L'énergie
P N
potentielle, K , doit être déterminée comme suit.
P
Déterminer le moment du pendule en reposant un point du couteau situé à la distance l de l'axe de rotation
au moyen du couteau d'une balance ou d'un dynamomètre de façon que la ligne passant par l'axe de rotation
et joignant le centre de gravité du pendule soit horizontale à 15/1 000 [voir Figure 4 a)].
Déterminer la force, F, et la longueur, l , avec une exactitude de ± 0,2 %. Le moment, M, est le produit F × l .
2 2
NOTE La longueur l peut être égale à la longueur l.
Mesurer l'angle de chute, α, avec une exactitude de ± 0,2°; cet angle peut être supérieur à 90°.
Calculer ensuite l'énergie potentielle, K , à l'aide de l'Équation (1):
P
K = M(1 − cosa) (1)
P
6.4.3 Vérifier les graduations de l'échelle correspondant à des valeurs d'énergie absorbée d'environ 0 %,
10 %, 20 %, 30 %, 50 % et 80 % de l'énergie nominale.
Pour chacune de ces graduations, remonter le pendule jusqu'à ce que l'index indique la graduation, puis
b à ± 0,2°. L'énergie calculée est donnée par l'Équation (2):
déterminer l'angle de remontée
K = M(cosb − cosa) (2)
calc
NOTE 1 Le degré d'exactitude des mesurages de l , de F et de b, tels que spécifiés, conduit à une erreur totale
moyenne de mesure de K d'environ ± 0,3 % de l'indication maximale de l'échelle.
calc
La différence entre l'énergie absorbée indiquée, K , et l'énergie calculée à partir des valeurs mesurées doit
S
être inférieure ou égale à ± 1 % de la lecture d'énergie ou à ± 0,5 % de l'énergie nominale, K . Dans chaque
N
cas, la valeur la plus grande est autorisée, c'est-à-dire:
K − K
calc S
¥ 100 < 1 %, entre 80 % et 50 % de l'énergie nominale, K (3)
N
K
S
−
K K
calc S
¥ 100 < 0,5 %, en dessous de 50 % de l'énergie nominale, K (4)
N
K
N
8 © ISO 2008 – Tous droits réservés
NOTE 2 L'attention est attirée sur le fait que l'exactitude de la lecture de l'énergie absorbée varie en sens inverse de sa
valeur, ce point étant important lorsque K est faible vis-à-vis de K .
N
NOTE 3 Pour les machines avec échelles et dispositifs de lecture corrigés pour les pertes d'énergie, K nécessitera
calc
une correction pour effectuer une comparaison correcte des résultats.
Les valeurs de l'énergie absorbée supérieures à 80 % de l'énergie potentielle ne sont pas précises et
il convient de les indiquer comme approximatives dans le rapport d'essai.
NOTE 4 Cette exigence vise à s'assurer que tous les essais soient effectués avec des vitesses de déformation ne
variant pas de plus d'un facteur 2. La vitesse de déformation dépend de la vitesse d'impact du pendule; pour un mouton-
pendule, la vitesse décroît lorsque la rupture progresse. La modification de la vitesse du pendule peut être calculée en
déterminant en premier lieu la vitesse d'impact au moyen de l'Équation (5), puis après impact par la même équation en
remplaçant cosa par cosb (voir Figure 4).
6.4.4 La vitesse d'impact doit être déterminée par l'Équation (5):
v = 2(gl1 −cosα) (5)
où g est égale à 9,81 m/s (pour éviter de la mesurer à l'emplacement de chaque machine d'essai).
La vitesse d'impact doit être comprise entre 5 m/s et 5,5 m/s; cependant, pour les machines fabriquées avant
1998, les valeurs comprises entre 4,3 m/s et 7 m/s sont permises et doivent être notées dans le rapport
d'essai.
6.4.5 L'énergie absorbée par frottement comprend, sans être limitée, la résistance de l'air, le frottement des
paliers et le frottement de l'index. Ces pertes doivent être estimées comme suit.
6.4.5.1 Pour déterminer la perte due au frottement de l'index, utiliser la machine normalement mais sans
éprouvette en position, et noter l'angle de remontée, β , ou l'énergie, K , indiqué(e) par l'index. Réaliser
1 1
ensuite un second essai sans déplacer l'index, et noter le nouvel angle de remontée, β , ou la nouvelle valeur
d'énergie, K . Par suite, la perte causée par le frottement de l'index durant la remontée est égale à:
p = M(cosβ − cosβ ) (6)
1 2
si l'échelle est graduée en degrés, ou
p = K − K (7)
1 2
si l'échelle est graduée en unités d'énergie.
Les valeurs de β et de β ou de K et de K doivent être les moyennes de quatre déterminations.
1 2 1 2
6.4.5.2 Déterminer comme suit les pertes causées par le frottement des paliers et la résistance de l'air
pour une demi-oscillation.
Déterminer b ou K conformément à 6.4.5.1, puis placer le pendule dans sa position initiale. Sans nouveau
2 2
réglage de l'indicateur, libérer le pendule sans générer de choc ni de vibration et le laisser effectuer 10
e
demi-oscillations. Après le début de la 11 demi-oscillation, déplacer l'indicateur d'environ 5 % de sa portée
maximale et noter la valeur de b ou de K . Les pertes dues au frottement dans les paliers et à la résistance
3 3
de l'air pour une demi-oscillation sont égales à
p′ = 1/10M(cosb − cosb ) (8)
3 2
si l'échelle est graduée en degrés, ou
p′ = 1/10(K − K ) (9)
3 2
si l'échelle est graduée en unités d'énergie.
NOTE S'il est requis de prendre en compte ces pertes dans le cas d'un essai réel avec un angle de remontée, b, la
quantité
β αβ+
pp=+p′ (10)
β
β αβ+
1 2
peut être soustraite de la valeur de l'énergie absorbée.
Étant donné que b et b sont presque égaux à a, pour des raisons pratiques, il est possible d'utiliser l'équation
1 2
approximative suivante pour p :
b
β αβ+
pp=+p′ (11)
β
αα2
Pour les machines graduées en unités d'énergie, la valeur b peut être calculée comme suit:
b = arccos[1 − 1/M(K − K )] (12)
P T
6.4.5.3 Les pertes totales par frottement p + p′ ainsi déterminées doivent être inférieures à 0,5 % de
l'énergie nominale, K . Si c'est le cas et qu'il est impossible de réduire la perte par frottement dans l'intervalle
N
de tolérance en diminuant le frottement de l'index, nettoyer ou remplacer les paliers.
6.4.6 Obtenir la distance, l , entre le centre de percussion et l'axe de rotation à partir de la période (durée
d'oscillation) du pendule; elle doit être de 0,995l ± 0,005l. L'exactitude de la valeur calculée de l doit être de
± 0,5 mm.
La distance peut être déterminée en faisant osciller le pendule d'un angle inférieur à 5° et en mesurant le
temps, t, en secondes, d'une oscillation complète.
Obtenir l par l'Équation (13):
g⋅ t
l = (13)
4 π
où
g est égale à 9,81 m/s ; cependant, si la valeur locale de l'accélération due à la pesanteur est connue
ou supposée notoirement différente de 9,81 m/s , la valeur locale de l'accélération due à la
pesanteur doit être utilisée;
p est pris égal à 9,87.
En conséquence, l , en mètres, vaut 0,248 5t .
Déterminer la valeur de t à ± 0,1 % près.
NOTE Pour un mouton-pendule dont la période d'oscillation est voisine de 2 s, cette exactitude peut être atteinte
comme suit. Déterminer trois fois le temps T de 100 oscillations complètes. Une détermination précise de t est la moyenne
des trois déterminations de T divisée par 100 à condition que la quantité (T − T ), qui représente la répétabilité, soit
max min
inférieure ou égale à 0,2 s.
6.4.7 Vérifier les dimensions du couteau. Chacun des deux types de couteau (2 mm ou 8 mm) peut être
utilisé. Les valeurs des rayons de courbure et d'angle au sommet des couteaux sont données dans le
Tableau 3.
La largeur maximale de la partie des couteaux passant entre les appuis doit être supérieure ou égale à
10 mm, mais inférieure ou égale à 18 mm.
NOTE 1 Un exemple de méthode de vérification de la géométrie du couteau est de prendre une réplique qui sera
examinée.
NOTE 2 Les essais effectués avec les couteaux de 2 mm et de 8 mm donnent généralement des résultats différents.
10 © ISO 2008 – Tous droits réservés
6.4.8 L'angle entre la ligne de contact du couteau et l'axe horizontal de l'éprouvette doit être de 90° ± 2°
(voir 6.3.6).
6.4.9 Le mécanisme de libération du pendule de sa position initiale doit pouvoir opérer librement et
permettre de libérer le pendule sans secousse initiale, sans retard ou sans vibration transversale.
6.4.10 Si ce mécanisme comporte également un système de freinage, des moyens doivent être prévus pour
éviter une mise en action accidentelle du frein. De plus, il doit être prévu de pouvoir désengager le système
de freinage, par exemple lors des mesurages de la période du pendule et des pertes par frottement.
6.4.11 Les machines avec un dispositif automatique de remontée doivent être construites de façon à
permettre la vérification directe.
6.5 Appuis et supports
6.5.1 Il convient que la vérification des appuis et des supports comporte la détermination des points
suivants (voir Figures 2 et 3 et Tableau 3):
a) configuration des supports;
b) configuration des appuis;
c) distance entre les appuis;
d) angle de dépouille des appuis;
e) rayon de courbure des appuis;
f) jeu nécessaire pour la libre élimination des parties rompues de l'éprouvette.
6.5.2 Les supports doivent être dans des plans parallèles et en aucun cas la distance entre les plans des
supports ne doit être supérieure à 0,1 mm. Les supports doivent être tels que l'axe de l'éprouvette soit
parallèle à 3/1 000 près à l'axe de rotation du pendule.
6.5.3 Les appuis doivent être dans des plans parallèles et en aucun cas la distance entre les plans des
appuis ne doit être supérieure à 0,1 mm. Les deux plans contenant les supports et les appuis doivent former
un angle de 90° ± 0,1°. Des exigences supplémentaires pour la configuration des appuis sont données dans
le Tableau 3.
6.5.4 Un jeu suffisant doit être prévu afin d'assurer que les parties rompues de l'éprouvette soient libres de
quitter la machine avec un minimum d'interférence, et sans rebond sur le marteau avant que le pendule ait
terminé son oscillation. Aucune partie du pendule qui passe entre les appuis ne doit avoir plus de 18 mm
d'épaisseur.
Deux configurations de marteau sont souvent utilisées (voir Figure 1). Pour les marteaux en forme de C, les
parties rompues de l'éprouvette ne rebondiront pas sur le marteau si le jeu à chaque extrémité de l'éprouvette
est supérieur à 13 mm. Si des butées sont utilisées pour positionner l'éprouvette, elles doivent être rétractées
avant l'impact. Pour les marteaux en forme de U, des moyens doivent être prévus pour éviter le
rebondissement des parties rompues de l'éprouvette sur le marteau. Pour la plupart des machines utilisant ce
dernier type de marteau, il convient de prévoir et d'installer des encoches de guidage (voir Figure 3)
répondant aux exigences suivantes:
a) épaisseur d'environ 1,5 mm;
b) dureté minimale de 45 HRC;
c) rayon d'au moins 1,5 mm sur le coin;
d) positionnement de façon que leur jeu avec le marteau soit inférieur à 1,5 mm.
Pour les machines dont l'ouverture de passage du marteau permet un jeu d'au moins 13 mm entre les
extrémités de l'éprouvette (en place prête pour l'essai) et les encoches de guidage, les exigences de a) et de
d) ne s'appliquent pas.
6.6 Dispositif indicateur
6.6.1 La vérification du système indicateur analogique doit comprendre les examens suivants:
a) examen de la graduation de l'échelle;
b) examen de l'index.
L'échelle doit être graduée en unités d'angle ou d'énergie.
La largeur des traits de graduation de l'échelle doit être uniforme et la largeur de l'index doit être
approximativement égale à la largeur d'un trait de graduation. L'index doit permettre une lecture exempte
d'erreur de parallaxe.
La résolution, r, de l'indicateur est obtenue à partir du rapport entre la largeur de l'index et la distance
minimale entre les centres de deux traits adjacents de la graduation (division de l'échelle); les rapports
recommandés sont 1:4, 1:5 ou 1:10; la distance entre deux traits adjacents doit être d'au moins 2,5 mm pour
pouvoir estimer le 1/10 d'une division de l'échelle.
Une division de l'échelle doit être égale au plus à 1 % de l'énergie nominale et doit permettre l'estimation de
l'énergie par incréments d'au moins 0,25 % de l'énergie nominale.
6.6.2 La vérification du système indicateur numérique doit assurer que les exigences suivantes sont
satisfaites.
⎯ L'échelle doit être graduée en unités d'angle ou d'énergie.
⎯ La résolution de l'échelle est considérée comme un incrément du dernier nombre sur l'indicateur
numérique pour autant que l'indication ne fluctue pas de plus d'un incrément. Lorsque les lectures
fluctuent de plus d'un incrément, la résolution est prise égale à la moitié de l'étendue de la fluctuation.
⎯ La résolution doit être d'au moins 0,25 % de l'énergie nominale.
7 Vérification indirecte par utilisation d'éprouvettes de référence
7.1 Éprouvettes de référence utilisées
La vérification indirecte consiste à vérifier des points de l'échelle de mesure en utilisant des éprouvettes de
référence. Ces éprouvettes de référence sont utilisées
a) pour des comparaisons de résultats d'essais obtenus avec la machine considérée et de résultats d'essais
obtenus avec une machine de référence donnée, un ensemble de machines de référence ou une valeur
traçeable, K, reliée à l'ISO 148,
b) pour contrôler les performances d'une machine sur une période de temps, sans aucune référence à une
autre machine.
7.2 Niveaux d'énergie absorbée
La vérification indirecte doit être faite pour au moins deux niveaux d'énergie absorbée dans le domaine
d'utilisation de la machine. Un jeu pour chaque niveau d'énergie doit consister en au moins cinq éprouvettes
de référence. Les niveaux d'énergie absorbée des éprouvettes de référence doivent être aussi proches que
possible des limites supérieure et inférieure du domaine d'utilisation, sous réserve de la disponibilité
d'éprouvettes de référence pour ces niveaux d'énergie absorbée.
12 © ISO 2008 – Tous droits réservés
Dans le cas où plus de deux niveaux d'énergie absorbée seraient vérifiés, il convient que le(s) niveau(x)
complémentaire(s) soi(en)t répartis de la façon la plus uniforme possible entre les limites supérieure et
inférieure, sous réserve de la disponibilité d'éprouvettes de référence.
7.3 Exigences pour les éprouvettes de référence
On peut trouver les exigences relatives aux éprouvettes de référence dans l'ISO 148-3.
7.4 Vérification directe réduite
Une vérification directe réduite doit être réalisée avant c
...
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 148-2
ISO/TC 164/SC 4
Matériaux métalliques — Essai de flexion
Secrétariat: ANSI
par choc sur éprouvette Charpy —
Début de vote:
2008-09-18
Partie 2:
Vérification des machines d'essai
Vote clos le:
2008-11-18
(mouton-pendule)
Metallic materials — Charpy pendulum impact test —
Part 2: Verification of testing machines
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
Veuillez consulter les notes administratives en page iii
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D'ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES
ISO/FDIS 148-2:2008(F)
UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2008
ISO/FDIS 148-2:2008(F)
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Les votes positifs ne doivent pas être accompagnés d'observations.
Les votes négatifs doivent être accompagnés des arguments techniques pertinents.
ISO/FDIS 148-2:2008(F)
Sommaire Page
Avant-propos. v
Introduction . vi
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 2
3 Termes et définitions . 2
3.1 Définitions relatives à la machine . 2
3.2 Définitions relatives à l'énergie . 3
3.3 Définitions relatives aux éprouvettes . 4
4 Symboles et abréviations. 4
5 Machine d'essai. 6
6 Vérification directe. 6
6.1 Généralités. 6
6.2 Fondations/installation. 6
6.3 Bâti de la machine. 7
6.4 Pendule . 8
6.5 Appuis et supports . 11
6.6 Dispositif indicateur. 12
7 Vérification indirecte par utilisation d'éprouvettes de référence. 12
7.1 Éprouvettes de référence utilisées . 12
7.2 Niveaux d'énergie absorbée . 12
7.3 Exigences pour les éprouvettes de référence . 13
7.4 Vérification directe réduite. 13
7.5 Erreur et répétabilité . 13
8 Fréquence des vérifications. 14
9 Rapport de vérification . 14
9.1 Généralités. 14
9.2 Vérification directe. 15
9.3 Vérification indirecte. 15
10 Incertitude. 15
Annex A (informative) Incertitude de mesure du résultat de la vérification indirecte d'une machine
d'essai par choc sur éprouvette Charpy (mouton-pendule). 22
Annex B (informative) Incertitude de mesure des résultats de la vérification directe d'une machine
d'essai par choc sur éprouvette Charpy (mouton-pendule). 26
Annex C (informative) Méthode directe de vérification des caractéristiques géométriques
des moutons-pendules au moyen d'un gabarit . 32
Bibliographie . 39
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ISO/FDIS 148-2:2008(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 148-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux, sous-comité
SC 4, Essais de ténacité — Fracture (F), Pendulum (P), Déchirage (T).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 148-2:1998), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 148 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Matériaux métalliques — Essai de
flexion par choc sur éprouvette Charpy:
⎯ Partie 1: Méthode d'essai
⎯ Partie 2: Vérification des machines d'essai (mouton-pendule)
⎯ Partie 3: Préparation et caractérisation des éprouvettes Charpy à entaille en V pour la vérification
indirecte des machines d'essai mouton-pendule
ISO/FDIS 148-2:2008(F)
Introduction
La conformité d'un mouton-pendule pour l'essai de réception de matériaux métalliques était habituellement
basée sur l'étalonnage de son échelle et la vérification de la conformité des dimensions spécifiées, telles que
la forme et la distance entre les appuis supportant l'éprouvette. L'étalonnage de l'échelle était communément
vérifié par le mesurage de la masse du pendule et de sa position pour différentes lectures sur l'échelle. Ce
mode opératoire d'évaluation de la machine offrait le net avantage de requérir seulement des mesurages de
quantités qui peuvent présenter une traçabilité à des normes nationales. La nature objective de tels
mesurages traçables réduit la nécessité d'arbitrage concernant la conformité des machines pour les essais de
réception d'un matériau.
Cependant, deux machines qui ont été évaluées par le mode opératoire de vérification directe décrit ci-dessus,
et qui ont satisfait toutes deux aux exigences dimensionnelles, peuvent donner quelquefois des valeurs
d'énergie de rupture significativement différentes lors d'essais sur des éprouvettes d'un même matériau. Cette
différence est importante commercialement lorsque les valeurs obtenues sur une machine répondent à la
spécification de matériau alors que celles obtenues sur l'autre machine ne sont pas satisfaisantes. Afin
d'éviter de tels désaccords, certains acheteurs de matériaux ajoutent l'exigence que toutes les machines
d'essai de flexion utilisées pour l'essai de réception du matériau qui leur est vendu soient vérifiées de façon
indirecte par l'utilisation d'éprouvettes de référence fournies par leurs soins. Une machine est considérée
comme acceptable uniquement si les valeurs obtenues avec la machine satisfont, dans les limites spécifiées,
à la valeur fournie avec les éprouvettes de référence.
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 148-2:2008(F)
Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur
éprouvette Charpy —
Partie 2:
Vérification des machines d'essai (mouton-pendule)
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 148 traite de la vérification des éléments des machines d'essai de flexion par choc
(moutons-pendules). Elle s'applique aux machines ayant des couteaux de 2 mm ou de 8 mm utilisées pour les
essais de flexion par choc effectués par exemple conformément à l'ISO 148-1.
Elle peut s'appliquer de manière analogue aux moutons-pendules de capacités ou de conception différentes.
Les machines de choc utilisées pour les essais des matériaux métalliques par des laboratoires industriels,
généralistes ou de recherche conformément à la présente partie de l'ISO 148 sont qualifiées de machines
industrielles. Celles répondant à des exigences plus contraignantes sont qualifiées de machines de référence.
Les exigences relatives à la vérification des machines de référence sont fixées dans l'ISO 148-3.
La présente partie de l'ISO 148 décrit deux méthodes de vérification.
a) La méthode directe, qui est de nature statique, comprend des mesurages sur les parties critiques de la
machine pour s'assurer qu'elle satisfait aux exigences de la présente partie de l'ISO 148. Les instruments
utilisés pour la vérification et l'étalonnage ont une traçabilité aux étalons nationaux. Les méthodes
directes sont utilisées lors de l'installation ou de la réparation de la machine ou lorsque la méthode
indirecte donne un résultat non conforme.
b) La méthode indirecte, qui est de nature dynamique, utilise des éprouvettes de référence afin de vérifier
des points sur l'échelle de mesure.
Un mouton-pendule n'est pas conforme à la présente partie de l'ISO 148 tant qu'il n'a pas été vérifié par les
deux méthodes, directe et indirecte, et satisfait aux exigences des Articles 6 et 7.
Les exigences relatives aux éprouvettes de référence sont données dans l'ISO 148-3.
La présente partie de l'ISO 148 prend en compte l'énergie totale absorbée par la rupture de l'éprouvette au
moyen d'une méthode indirecte. Cette énergie totale absorbée consiste en
⎯ l'énergie nécessaire pour rompre l'éprouvette elle-même, et
⎯ les pertes internes d'énergie du mouton-pendule effectuant la première demi-oscillation depuis sa
position initiale.
NOTE Les pertes internes d'énergie sont dues
⎯ à la résistance de l'air, aux frottements des paliers de l'axe de rotation et de l'index du mouton-pendule et peuvent
être déterminées par la méthode directe (voir 6.4.5), et
⎯ au choc sur les fondations, aux vibrations du bâti et du pendule, pour lesquelles aucune méthode de mesure et
aucun appareillage appropriés n'ont été développés.
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2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application 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).
ISO 148-1, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 1: Méthode
d'essai
ISO 148-3, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 3: Préparation
et caractérisation des éprouvettes Charpy à entaille en V pour la vérification indirecte des machines d'essai
mouton-pendule
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1 Définitions relatives à la machine
3.1.1
appui
partie de la machine servant à positionner correctement l'éprouvette pour l'impact, par rapport au couteau et
aux supports d'éprouvette, et qui supporte l'éprouvette sous la force de l'impact
3.1.2
base du bâti
partie du bâti de la machine située sous le plan horizontal des supports
3.1.3
centre de percussion
point d'un corps où, lorsqu'on frappe un coup, l'action de percussion est la même que si la masse totale du
corps était concentrée en ce point
NOTE Lorsqu'un mouton-pendule simple délivre un coup selon une ligne horizontale passant par le centre de
percussion, il n'y a aucune réaction résultante sur l'axe de rotation.
Voir Figure 4.
3.1.4
point d'impact
point de l'arête du couteau du pendule au niveau duquel l'arête verticale du couteau rencontre le plan
horizontal à mi-hauteur de l'éprouvette (c'est-à-dire 5 mm) ou d'une barre équivalente reposant sur les
supports de l'éprouvette, lorsque le pendule est libre
Voir Figure 4.
3.1.5
machine industrielle
mouton-pendule utilisé pour des essais industriels, généraux ou la plupart des essais de laboratoire effectués
sur des matériaux métalliques
NOTE 1 Ces machines ne sont pas utilisées pour la détermination de valeurs de référence.
NOTE 2 Les machines industrielles sont vérifiées selon les modes opératoires décrits dans la présente partie de
l'ISO 148.
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3.1.6
machine de référence
mouton-pendule utilisé pour la détermination des valeurs certifiées de lots d'éprouvettes de référence
3.1.7
couteau
partie du pendule qui sera en contact avec l'éprouvette
NOTE Le bord qui touche l'éprouvette a un rayon de 2 mm (couteau de 2 mm) ou de 8 mm (couteau de 8 mm).
Voir Figure 2.
3.1.8
supports d'éprouvette
partie de la machine servant à positionner correctement l'éprouvette pour l'impact par rapport au centre de
percussion du pendule, du couteau et des appuis
Voir Figures 2 et 3.
3.2 Définitions relatives à l'énergie
3.2.1
énergie totale absorbée
K
T
énergie totale absorbée requise pour rompre une éprouvette avec un mouton-pendule qui n'est pas corrigé
pour de quelconques pertes d'énergie
NOTE Elle est égale à la différence d'énergie potentielle entre la position initiale du pendule et la position de celui-ci
à la fin de la première demi-oscillation pendant laquelle l'éprouvette est rompue (voir 6.3).
3.2.2
énergie potentielle initiale
K
P
différence entre l'énergie potentielle du marteau du pendule avant qu'il soit libéré pour l'essai de choc et son
énergie potentielle en position d'impact, telle qu'elle est déterminée par vérification directe
NOTE Voir 6.4.2.
3.2.3
énergie absorbée
K
énergie requise pour rompre une éprouvette avec un mouton-pendule, après correction du frottement
NOTE La lettre V ou U est utilisée pour indiquer la géométrie de l'entaille, soit KV ou KU. Le chiffre 2 ou 8 est utilisé
comme indice pour indiquer le rayon du couteau, par exemple KV .
3.2.4
énergie calculée
K
calc
énergie calculée à partir des valeurs d'angle, de longueur et de la force mesurée lors de la vérification directe
3.2.5
énergie potentielle initiale nominale
énergie nominale
K
N
énergie attribuée par le constructeur du mouton-pendule
3.2.6
énergie absorbée indiquée
K
S
énergie donnée par l'indicateur de la machine d'essai, qui peut ou non nécessiter une correction pour les
frottements afin de déterminer l'énergie absorbée, K
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3.2.7
énergie absorbée de référence
K
R
valeur certifiée de l'énergie absorbée associée aux éprouvettes de référence utilisées pour vérifier les
performances des moutons-pendules
NOTE Les éprouvettes de référence sont préparées conformément à l'ISO 148-3.
3.3 Définitions relatives aux éprouvettes
3.3.1
hauteur
distance entre la face entaillée et la face opposée
3.3.2
largeur
dimension perpendiculaire à la hauteur et parallèle à l'entaille
3.3.3
longueur
dimension la plus grande, perpendiculaire à l'entaille
3.3.4
éprouvette de référence
éprouvette de flexion par choc utilisée pour vérifier la conformité des moutons-pendules par comparaison de
l'énergie absorbée indiquée par la machine avec l'énergie absorbée de référence associées aux éprouvettes
4 Symboles et abréviations
Pour les besoins du présent document, les symboles et abréviations données dans le Tableau 1 s'appliquent.
Tableau 1 — Symboles, abréviations et leur désignation et unité
Symbole/
Unité Désignation
a
abréviation
B J Erreur du mouton-pendule telle que déterminée par la vérification indirecte
V
b J Répétabilité
F N Force exercée par le pendule, mesurée à une distance l
F N Force exercée par le pendule due à la pesanteur
g
g m/s Accélération due à la pesanteur
GUM — Guide ISO pour l'expression de l'incertitude de mesure
h m Hauteur de chute du pendule
H m Hauteur de remontée du pendule
ISO — Organisation internationale de normalisation
Énergie absorbée telle que mesurée sur des éprouvettes avec entaille en V conformément
KV J
à l'ISO 148
KV J Valeur KV certifiée du matériau de référence utilisé pour la vérification indirecte
R
Valeur KV moyenne des éprouvettes de référence soumises à essai lors de la vérification
KV J
V
indirecte
K J Energie potentielle initiale nominale (énergie nominale)
N
K J Energie potentielle initiale (énergie potentielle)
P
K J Énergie absorbée de référence d'un jeu d'éprouvettes de référence Charpy
R
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Tableau 1 (suite)
Symbole/
Unité Désignation
a
abréviation
K J Énergie totale absorbée
T
K J Énergie absorbée indiquée
S
K J Énergie calculée
calc
Énergie absorbée indiquée ou angle de remontée lorsque la machine est utilisée de façon
K ou b J ou degré
1 1
normale sans éprouvette en position
Énergie absorbée indiquée ou angle de remontée lorsque la machine est utilisée de façon
K ou b J ou degré
2 2
normale sans éprouvette en position et sans nouveau réglage du mécanisme d'indication
Énergie absorbée indiquée ou angle de remontée après 11 demi-oscillations lorsque la
K ou b J ou degré machine est utilisée de façon normale sans éprouvette en position et sans nouveau réglage
3 3
du mécanisme d'indication
Distance du centre de l'éprouvette (centre du couteau) à l'axe de rotation (longueur du
l m
pendule)
l m Distance du centre de percussion à l'axe de rotation
l m Distance du point d'application de la force F à l'axe de rotation
M N·m Moment, égal au produit F × l
Nombre d'éprouvettes de référence soumises à essai pour la vérification indirecte d'un
n —
V
mouton-pendule
p J Perte d'énergie absorbée due aux frottements de l'index
p′ J Perte d'énergie absorbée due aux frottements dans les paliers et à la résistance de l'air
p J Correction de la perte d'énergie pour un angle d'oscillation b
b
r J Résolution de l'échelle du pendule
RM — Matériau de référence
s J Écart-type des valeurs KV obtenues sur les n éprouvettes de référence
V V
S J Erreur du mécanisme de l'échelle
t s Période du pendule
T s Durée totale de 100 oscillations du pendule
T s Valeur maximale de T
max
T s Valeur minimale de T
min
uK()V J Incertitude-type de KV
V V
u(B ) J Contribution d'incertitude-type à partir de l'erreur
V
u(F) J Incertitude-type de la force mesurée, F
u(F ) J Incertitude-type du transducteur de force
std
u(r) J Contribution d'incertitude-type à partir de la résolution
Incertitude-type de la valeur certifiée du matériau de référence utilisé pour la vérification
u J
RM
indirecte
u J Incertitude-type du résultat de la vérification indirecte
V
a degré Angle de chute du pendule
b degré Angle de remontée du pendule
v — Degrés de liberté correspondant à u(B )
B V
v — Degrés de liberté correspondant à u
V V
v — Degrés de liberté correspondant à u
RM RM
a
Voir Figure 4.
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5 Machine d'essai
Un mouton-pendule comprend les parties suivantes (voir Figures 1 à 3):
a) fondations/installation;
b) bâti de la machine: structure supportant le pendule à l'exclusion des fondations;
c) pendule, marteau inclus;
d) appuis et supports (voir Figures 2 et 3);
e) indicateur de l'énergie absorbée (par exemple échelle, index ou dispositif électronique).
6 Vérification directe
6.1 Généralités
La vérification directe de la machine comprend la vérification des points suivants:
a) fondations/installation;
b) bâti de la machine;
c) pendule, marteau et couteau inclus;
d) appuis et supports;
e) dispositif indicateur.
6.2 Fondations/installation
6.2.1 Les fondations sur lesquelles la machine est fixée et la ou les méthodes de fixation de la machine
sont de la plus grande importance.
6.2.2 Les fondations du mouton-pendule ne peuvent généralement pas être vérifiées après installation. En
conséquence, la documentation établie lors de l'installation de la machine doit prouver que la masse des
fondations est au moins égale à 40 fois celle du pendule.
6.2.3 La vérification de la machine installée doit comprendre ce qui suit:
a) s'assurer que le couple de serrage des boulons est conforme à celui indiqué par le constructeur de la
machine. Cette valeur de couple doit être indiquée sur le document fourni par le constructeur de la
machine (voir 6.2.1). Si d'autres dispositifs de montage sont utilisés ou choisis par un utilisateur final,
l'équivalence doit être démontrée;
b) s'assurer que le mouton-pendule n'est pas sujet à des vibrations externes transmises par les fondations
au moment de l'essai de choc.
NOTE Cela peut être réalisé, par exemple, en plaçant un petit récipient rempli d'eau sur le bâti de la machine en tout
emplacement convenable. L'absence de rides à la surface de l'eau indique que cette exigence est satisfaite.
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6.3 Bâti de la machine
6.3.1 La vérification du bâti de la machine (voir Figure 1) doit comprendre les points suivants:
a) position libre du pendule;
b) position du pendule par rapport aux supports;
c) jeux transversal et radial des paliers du pendule;
d) jeu entre le marteau et le bâti.
Les machines fabriquées après la date initiale de publication de la présente partie de l'ISO 148 doivent avoir
un plan de référence à partir duquel peuvent être réalisés les mesurages. L'Annexe C, fondée sur
l'EN 10045-2, est donnée à titre d'information.
6.3.2 L'axe de rotation du pendule doit être parallèle au plan de référence à 2/1 000 près. Cela doit être
certifié par le constructeur de la machine.
6.3.3 La machine doit être installée de façon que le plan de référence soit horizontal à 2/1 000 près.
Pour les machines ne comportant pas de plan de référence, l'axe de rotation doit être horizontal à 4/1 000
près. Cela doit être démontré par une vérification directe ou bien un plan de référence doit être défini pour la
vérification de l'horizontalité de l'axe de rotation comme décrit ci-dessus.
6.3.4 En position libre, le pendule doit pendre de façon que l'arête du couteau soit au plus à 0,5 mm de la
position où il serait juste en contact avec l'éprouvette.
NOTE Cette condition peut être vérifiée à l'aide d'un barreau d'environ 55 mm de long de section rectangulaire, d'une
hauteur de 9,5 mm et d'une largeur d'environ 10 mm (voir Figure 3). La distance entre l'arête du couteau et le barreau est
ensuite mesurée.
6.3.5 Le plan d'oscillation du pendule doit être à 90° ± 0,1° de l'axe de rotation.
6.3.6 Le couteau doit entrer en contact avec l'éprouvette sur toute la largeur de celle-ci.
NOTE Une méthode possible de vérification est la suivante:
Envelopper une éprouvette de 55 mm ¥ 10 mm ¥ 10 mm d'un papier mince, bien serré (par exemple avec du
ruban adhésif), et placer l'éprouvette sur les supports d'éprouvette. De même, envelopper l'arête du couteau
de papier carbone, la face encrée vers l'extérieur (c'est-à-dire ne faisant pas face au couteau). Écarter le
pendule de quelques degrés de sa position d'équilibre, puis le laisser tomber sur l'éprouvette en évitant un
deuxième contact avec celle-ci. Il convient que le papier carbone marque le papier enveloppant l'éprouvette
sur toute sa largeur. Cet essai peut être exécuté conjointement avec la vérification de l'angle de contact entre
le couteau et l'éprouvette (voir 6.4.8).
6.3.7 Positionner le pendule de façon que l'arête du couteau coïncide à ± 0,5 mm avec le plan médian entre
les appuis d'éprouvettes.
6.3.8 Le jeu axial des paliers du pendule, mesuré au niveau du couteau, doit être inférieur à 0,25 mm
lorsqu'une force transversale d'environ 4 % du poids effectif du pendule, F [voir Figure 4 b)], est appliquée au
g
point d'impact.
6.3.9 Le jeu radial de l'arbre dans les paliers du pendule doit être inférieur à 0,08 mm lorsqu'une force de
(150 ± 10) N est appliquée à une distance l, perpendiculairement au plan d'oscillation du pendule.
NOTE Le jeu radial peut être mesuré, par exemple, en plaçant un comparateur sur le bâti de la machine de façon à
indiquer le déplacement de l'extrémité de l'arbre (dans les paliers) lorsqu'une force d'environ 150 N est appliquée au
pendule perpendiculairement au plan d'oscillation.
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6.3.10 Pour les nouvelles machines, il est recommandé que la masse de la base du bâti de la machine soit
au moins égale à 12 fois la masse du pendule.
NOTE La base du bâti de la machine est la partie du bâti située sous le(s) plan(s) des supports.
6.4 Pendule
6.4.1 La vérification du pendule (couteau inclus) doit comprendre la détermination des grandeurs suivantes:
a) énergie potentielle, K ;
P
b) erreur sur l'énergie absorbée indiquée, K ;
S
c) vitesse du pendule au moment de l'impact;
d) énergie absorbée par les frottements;
e) position du centre de percussion (c'est-à-dire la distance du centre de percussion à l'axe de rotation);
f) rayon du couteau;
g) angle entre la ligne de contact du couteau et l'axe horizontal de l'éprouvette.
6.4.2 L'énergie potentielle, K , ne doit pas s'écarter de l'énergie potentielle initiale nominale, K , de plus de
P N
± 1 %. L'énergie potentielle, K , doit être déterminée comme suit.
P
Déterminer le moment du pendule en reposant un point du couteau situé à la distance l de l'axe de rotation
au moyen du couteau d'une balance ou d'un dynamomètre de façon que la ligne passant par l'axe de rotation
et joignant le centre de gravité du pendule soit horizontale à 15/1 000 [voir Figure 4 a)].
Déterminer la force, F, et la longueur, l , avec une exactitude de ± 0,2 %. Le moment, M, est le produit F × l .
2 2
NOTE La longueur l peut être égale à la longueur l.
Mesurer l'angle de chute, α, avec une exactitude de ± 0,2°; cet angle peut être supérieur à 90°.
Calculer ensuite l'énergie potentielle, K , à l'aide de l'Équation (1):
P
K = M(1 − cosa) (1)
P
6.4.3 Vérifier les graduations de l'échelle correspondant à des valeurs d'énergie absorbée d'environ 0 %,
10 %, 20 %, 30 %, 50 % et 80 % de l'énergie potentielle initiale nominale.
Pour chacune de ces graduations, remonter le pendule jusqu'à ce que l'index indique la graduation, puis
déterminer l'angle de remontée b à ± 0,2°. L'énergie calculée est donnée par l'Équation (2):
K = M(cosb − cosa) (2)
calc
NOTE 1 Le degré d'exactitude des mesurages de l , de F et de b, tels que spécifiés, conduit à une erreur totale
moyenne de mesure de K d'environ ± 0,3 % de l'indication maximale de l'échelle.
calc
La différence entre l'énergie absorbée indiquée, K , et l'énergie calculée à partir des valeurs mesurées doit
S
être inférieure ou égale à ± 1 % de la lecture d'énergie ou à ± 0,5 % de l'énergie nominale, K . Dans chaque
N
cas, la valeur la plus grande est autorisée, c'est-à-dire:
K − K
calc S
¥ 100 < 1 %, entre 80 % et 50 % de l'énergie absorbée nominale, K (3)
N
K
S
−
K K
calc S
¥ 100 < 0,5 %, en dessous de 50 % de l'énergie absorbée nominale, K (4)
N
K
N
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NOTE 2 L'attention est attirée sur le fait que l'exactitude de la lecture de l'énergie absorbée varie en sens inverse de sa
valeur, ce point étant important lorsque K est faible vis-à-vis de K .
N
NOTE 3 Pour les machines avec échelles et dispositifs de lecture corrigés pour les pertes d'énergie, K nécessitera
calc
une correction pour effectuer une comparaison correcte des résultats.
Les valeurs de l'énergie absorbée supérieures à 80 % de l'énergie potentielle ne sont pas précises et
il convient de les indiquer comme approximatives dans le rapport d'essai.
NOTE 4 Cette exigence vise à s'assurer que tous les essais soient effectués avec des vitesses de déformation ne
variant pas de plus d'un facteur 2. La vitesse de déformation dépend de la vitesse d'impact du pendule; pour un mouton-
pendule, la vitesse décroît lorsque la rupture progresse. La modification de la vitesse du pendule peut être calculée en
déterminant en premier lieu la vitesse d'impact au moyen de l'Équation (5), puis après impact par la même équation en
remplaçant cosa par cosb (voir Figure 4).
6.4.4 La vitesse d'impact doit être déterminée par l'Équation (5):
v = 2(gl1 −cosα) (5)
où g est égale à 9,81 m/s (pour éviter de la mesurer à l'emplacement de chaque machine d'essai).
La vitesse d'impact doit être comprise entre 5 m/s et 5,5 m/s; cependant, pour les machines fabriquées avant
1998, les valeurs comprises entre 4,3 m/s et 7 m/s sont permises et doivent être notées dans le rapport
d'essai.
6.4.5 L'énergie absorbée par frottement comprend, sans être limitée, la résistance de l'air, le frottement des
paliers et le frottement de l'index. Ces pertes doivent être estimées comme suit.
6.4.5.1 Pour déterminer la perte due au frottement de l'index, utiliser la machine normalement mais sans
éprouvette en position, et noter l'angle de remontée, β , ou l'énergie, K , indiqué(e) par l'index. Réaliser
1 1
ensuite un second essai sans déplacer l'index, et noter le nouvel angle de remontée, β , ou la nouvelle valeur
d'énergie, K . Par suite, la perte causée par le frottement de l'index durant la remontée est égale à:
p = M(cosβ − cosβ ) (6)
1 2
si l'échelle est graduée en degrés, ou
p = K − K (7)
1 2
si l'échelle est graduée en unités d'énergie.
Les valeurs de β et de β ou de K et de K doivent être les moyennes de quatre déterminations.
1 2 1 2
6.4.5.2 Déterminer comme suit les pertes causées par le frottement des paliers et la résistance de l'air
pour une demi-oscillation.
Déterminer b ou K conformément à 6.4.5.1, puis placer le pendule dans sa position initiale. Sans nouveau
2 2
réglage de l'indicateur, libérer le pendule sans générer de choc ni de vibration et le laisser effectuer 10
e
demi-oscillations. Après le début de la 11 demi-oscillation, déplacer l'indicateur d'environ 5 % de sa portée
maximale et noter la valeur de b ou de K . Les pertes dues au frottement dans les paliers et à la résistance
3 3
de l'air pour une demi-oscillation sont égales à
p′ = 1/10M(cosb − cosb ) (8)
3 2
si l'échelle est graduée en degrés, ou
p′ = 1/10(K − K ) (9)
3 2
si l'échelle est graduée en unités d'énergie.
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NOTE S'il est requis de prendre en compte ces pertes dans le cas d'un essai réel avec un angle de remontée, b, la
quantité
β αβ+
pp=+p′ (10)
β
β αβ+
1 2
peut être soustraite de la valeur de l'énergie absorbée.
Étant donné que b et b sont presque égaux à a, pour des raisons pratiques, il est possible d'utiliser l'équation
1 2
approximative suivante pour p :
b
β αβ+
pp=+p′ (11)
β
αα2
Pour les machines graduées en unités d'énergie, la valeur b peut être calculée comme suit:
b = arccos[1 − 1/M(K − K )] (12)
P T
6.4.5.3 Les pertes totales par frottement p + p′ ainsi déterminées doivent être inférieures à 0,5 % de
l'énergie absorbée nominale, K . Si c'est le cas et qu'il est impossible de réduire la perte par frottement dans
N
l'intervalle de tolérance en diminuant le frottement de l'index, nettoyer ou remplacer les paliers.
6.4.6 Obtenir la distance, l , entre le centre de percussion et l'axe de rotation à partir de la période (durée
d'oscillation) du pendule; elle doit être de 0,995l ± 0,005l. L'exactitude de la valeur calculée de l doit être de
± 0,5 mm.
La distance peut être déterminée en faisant osciller le pendule d'un angle inférieur à 5° et en mesurant le
temps, t, en secondes, d'une oscillation complète.
Obtenir l par l'Équation (13):
g⋅ t
l = (13)
4 π
où
g est égale à 9,81 m/s ; cependant, si la valeur locale de l'accélération due à la pesanteur est connue
ou supposée notoirement différente de 9,81 m/s , la valeur locale de l'accélération due à la
pesanteur doit être utilisée;
p est pris égal à 9,87.
En conséquence, l , en mètres, vaut 0,248 5t .
Déterminer la valeur de t à ± 0,1 % près.
NOTE Pour un mouton-pendule dont la période d'oscillation est voisine de 2 s, cette exactitude peut être atteinte
comme suit. Déterminer trois fois le temps T de 100 oscillations complètes. Une détermination précise de t est la moyenne
des trois déterminations de T divisée par 100 à condition que la quantité (T − T ), qui représente la répétabilité, soit
max min
inférieure ou égale à 0,2 s.
6.4.7 Vérifier les dimensions du couteau. Chacun des deux types de couteau (2 mm ou 8 mm) peut être
utilisé. Les valeurs des rayons de courbure et d'angle au sommet des couteaux sont données dans le
Tableau 3.
La largeur maximale de la partie des couteaux passant entre les appuis doit être supérieure ou égale à
10 mm, mais inférieure ou égale à 18 mm.
NOTE 1 Un exemple de méthode de vérification de la géométrie du couteau est de prendre une réplique qui sera
examinée.
NOTE 2 Les essais effectués avec les couteaux de 2 mm et de 8 mm donnent généralement des résultats différents.
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6.4.8 L'angle entre la ligne de contact du couteau et l'axe horizontal de l'éprouvette doit être de 90° ± 2°
(voir 6.3.6).
6.4.9 Le mécanisme de libération du pendule de sa position initiale doit pouvoir opérer librement et
permettre de libérer le pendule sans secousse initiale, sans retard ou sans vibration transversale.
6.4.10 Si ce mécanisme comporte également un système de freinage, des moyens doivent être prévus pour
éviter une mise en action accidentelle du frein. De plus, il doit être prévu de pouvoir désengager le système
de freinage, par exemple lors des mesurages de la période du pendule et des pertes par frottement.
6.4.11 Les machines avec un dispositif automatique de remontée doivent être construites de façon à
permettre la vérification directe.
6.5 Appuis et supports
6.5.1 Il convient que la vérification des appuis et des supports comporte la détermination des points
suivants (voir Figures 2 et 3 et Tableau 3):
a) configuration des supports;
b) configuration des appuis;
c) distance entre les appuis;
d) angle de dépouille des appuis;
e) rayon de courbure des appuis;
f) jeu nécessaire pour la libre élimination des parties rompues de l'éprouvette.
6.5.2 Les supports doivent être dans des plans parallèles et en aucun cas la distance entre les plans des
supports ne doit être supérieure à 0,1 mm. Les supports doivent être tels que l'axe de l'éprouvette soit
parallèle à 3/1 000 près à l'axe de rotation du pendule.
6.5.3 Les appuis doivent être dans des plans parallèles et en aucun cas la distance entre les plans des
appuis ne doit être supérieure à 0,1 mm. Les deux plans contenant les supports et les appuis doivent former
un angle de 90° ± 0,1°. Des exigences supplémentaires pour la configuration des appuis sont données dans
le Tableau 3.
6.5.4 Un jeu suffisant doit être prévu afin d'assurer que les parties rompues de l'éprouvette soient libres de
quitter la machine avec un minimum d'interférence, et sans rebond sur le marteau avant que le pendule ait
terminé son oscillation. Aucune partie du pendule qui passe entre les appuis ne doit avoir plus de 18 mm
d'épaisseur.
Deux configurations de marteau sont souvent utilisées (voir Figure 1). Pour les marteaux en forme de C, les
parties rompues de l'éprouvette ne rebondiront pas sur le marteau si le jeu à chaque extrémité de l'éprouvette
est supérieur à 13 mm. Si des butées sont utilisées pour positionner l'éprouvette, elles doivent être rétractées
avant l'impact. Pour les marteaux en forme de U, des moyens doivent être prévus pour éviter le
rebondissement des parties rompues de l'éprouvette sur le marteau. Pour la plupart des machines utilisant ce
dernier type de marteau, il convient de prévoir et d'installer des encoches de guidage (voir Figure 3)
répondant aux exigences suivantes:
a) épaisseur d'environ 1,5 mm;
b) dureté minimale de 45 HRC;
c) rayon d'au moins 1,5 mm sur le coin;
d) positionnement de façon que leur jeu avec le marteau soit inférieur à 1,5 mm.
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Pour les machines dont l'ouverture de passage du marteau permet un jeu d'au moins 13 mm entre les
extrémités de l'éprouvette (en place prête pour l'essai) et les encoches de guidage, les exigences de a) et de
d) ne s'appliquent pas.
6.6 Dispositif indicateur
6.6.1 La vérification du système indicateur analogique doit comprendre les examens suivants:
a) examen de la graduation de l'échelle;
b) examen de l'index.
L'échelle doit être graduée en unités d'angle ou d'énergie.
La largeur des traits de graduation de l'échelle doit être uniforme et la largeur de l'index doit être
approximativement égale à la largeur d'un trait de graduation. L'index doit permettre une lecture exempte
d'erreur de parallaxe.
La résolution, r, de l'indicateur est obtenue à partir du rapport entre la largeur de l'index et la distance
minimale entre les centres de deux traits adjacents de la graduation (division de l'échelle); les rapports
recommandés sont 1:4, 1:5 ou 1:10; la distance entre deux traits adjacents doit être d'au moins 2,5 mm pour
pouvoir estimer le 1/10 d'une division de l'échelle.
Une division de l'échelle doit être égale au plus à 1 % de l'énergie absorbée nominale et doit permettre
l'estimation de l'énergie par incréments d'au moins 0,25 % de l'énergie absorbée nominale.
6.6.2 La vérification du système indicateur numérique doit assurer que les exigences suivantes sont
satisfaites.
⎯ L'échelle doit être graduée en unités d'angle ou d'énergie.
⎯ La résolution de l'échelle est considérée comme un incrément du dernier nombre sur l'indicateur
numérique pour autant que l'indication ne fluctue pas de plus d'un incrément. Lorsque les lectures
fluctuent de plus d'un incrément, la résolution est prise égale à la moitié de l'étendue de la fluctuation.
⎯ La résolution doit être d'au moins 0,25 % de
...
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