Metravib - Acoustic1
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Fort d’une présence industrielle dans plus de 40 pays, AREVA est un expert mondial dans les métiers de l’énergie. Le groupe propose à ses clients des solutions technologiques pour produire l’énergie nucléaire et acheminer l’électricité. Il développe également des systèmes d’interconnexion, principalement pour les secteurs des télécommunications, de l’informatique et de l’automobile. Les 75 000 collaborateurs d’AREVA s’engagent ainsi au cœur des grands enjeux du XXIe siècle : accès à l’énergie pour le plus grand nombre, préservation de la planète, responsabilité vis-à-vis des générations futures. www.areva.com O1dB-Metravib Siège Social FRANCE 200, Chemin des Ormeaux F-69578 Limonest Cedex Tél. : +33 (0)4 72 52 48 00 Fax. : +33 (0)4 72 52 47 47 Asia Pacific Tel. : +60 3 563 22 633 Fax : +60 3 563 18 633 Brazil Tel. : +55 11 5089 6460 Fax : +55 11 5089 6454 Metravib La meilleure façon de caractériser vos matériaux Italy Tel. : +39 049 92 00 966 Fax : +39 049 92 01 239 USA Tel. : +1 248 592 2990 Fax : +1 248 592 2991 www.dma-instruments.com Version Mai 2006 Germany Tel. : +49 3423 758 657 Fax : +49 3423 758 658 01dB-Metravib Une gamme d’analyseurs mécaniques pour répondre à l’ensemble de vos besoins Vos matériaux MetraviB 35 ans d'expérience et d’innovations Spécialisé depuis 1968 dans l’ingénierie vibratoire et le traitement de nuisances vibratoires et acoustiques par l’utilisation de matériaux viscoélastiques, 01db-Metravib a su combiner son expertise en mécanique vibratoire et son besoin de caractériser les propriétés physiques des matériaux, pour développer des instruments de caractérisation mécanique innovants. Depuis la vente des premiers Viscoélasticimètres en 1972, jusqu’aux systèmes robotisés (ROB100) pour la caractérisation d’éprouvettes en grande série, 01db-Metravib ne cesse de développer de nouveaux moyens d’analyse en adéquation avec les attentes des scientifiques et des industriels. L’Analyse Mécanique Dynamique La clé de la maîtrise des performances thermo-mécaniques des matériaux L’Analyse Mécanique Dynamique consiste à appliquer une vibration d’amplitude et de fréquence imposée, hors résonance, à un échantillon de matériau. Les mesures respectives du déplacement appliqué et de la force transmise par le matériau conduisent à la détermination précise de ses propriétés viscoélastiques, son module d’Young (E*), ou son module de cisaillement (G*) selon le mode de déformation adopté. L’Analyse Mécanique Dynamique (DMA) est une technique majeure de caractérisation au service de la maîtrise des performances mécaniques des matériaux et de leur comportement en température, dont les possibilités d’applications se développent continuellement. G' tanδ E* ROB 100 DMA+100/150/450 Essais robotisés de DMA, de TMA et de fatigue sur une grande quantité d’échantillons Essais de DMA, essais de TMA et essais de fatigue à déformation ou contrainte imposée avec des forces de 100 N, 150 N ou 450 N VHF 104 Mesure des propriétés viscoélastiques à très hautes fréquences DMA 50 Essais de DMA, essais de TMA à déformation ou contrainte imposée avec des forces de 50 N Mesure de température de transition vitreuse, suivi de processus de transformation, caractérisation robotisée de propriétés viscoélastiques d’éprouvettes en grande série... les besoins de recherche ou d’essais industriels se sont considérablement élargis. Grâce à une forte capacité d’innovation, et des compétences reconnues en calcul de structure, mesure vibratoire et physique des matériaux, 01dB-Metravib a développé une gamme d’instruments unique pour répondre à des besoins multiples dans deux axes majeurs : ❚ la recherche scientifique comprendre les relations entre la structure moléculaire du matériau et ses propriétés mécaniques, ❚ l'industrie maîtriser les performances clés des produits dans leurs conditions d’utilisation, assurer leur qualité de fabrication et leur durée de vie. ❚ Produits cosmétiques ❚ Produits pharmaceutiques ❚ Huiles ❚ Biomatériaux ❚ Verres et céramiques ❚ Métaux et alliages ❚ ... Vos besoins d’analyses Analyse des propriétés intrinsèques des matériaux ❚ Module d’Young (E*), Module de cisaillement (G*), Tan δ ❚ Comportement en fréquence ❚ Comportement en température ◗ Domaine de température d’utilisation ◗ Transition vitreuse (Tg) ◗ Fusion ◗ Phénomènes de post cuisson ❚ Comportement non linéaire des élastomères (effet Payne, effet Mullins) ❚ Comportement en fluage/relaxation Analyse comparative de propriétés mécaniques de pièces industrielles ❚ Raideur K, K’,K’’ ❚ Angle de perte ❚ Relation contrainte/déformation Analyse du comportement thermomécanique (statique) ❚ Dilatation thermique ❚ Pénétration ❚ Indentation Analyse simultanée de l’évolution de propriétés rhéologiques du matériau pendant les cycles de cuisson ❚ Viscosité initiale ❚ Temps de gel ❚ Viscosité minimale ❚ Temps de cuisson Analyse de l’évolution des propriétés mécaniques en fonction des conditions environnementales MetraviB Un choix unique d’analyseurs mécaniques innovants, performants et évolutifs ❚ Polymères thermoplastiques ❚ Polymères thermodurcissables ❚ Elastomères ❚ Composites ❚ Adhésifs ❚ Peintures et vernis ❚ Aliments VHR 105 Essais de DMA en torsion ❚ Humidité ❚ Oxygène ❚ Résistance aux ❚ Rayonnements UV solvants, carburants DMA 50 : précis, polyvalent et économique onomique Polyvalent et flexible DMA 50 est un Analyseur Mécanique Dynamique desktop qui offre une gamme de force élevée et une extraordinaire flexibilité ; il constitue une plateforme d’essais thermomécaniques à un prix très compétitif. Principaux atouts ❚ Force élevée de 50 Newtons ❚ Large domaine de fréquence : 1E-5Hz à 200 Hz ❚ Large domaine de température : -150°C à 600°C ❚ Analyse d’échantillons de taille représentative du matériau ❚ Performance du mode autotension (régulation couplée des consignes statique /dynamique) pour les essais de films et flexion 3 points ❚ Enceinte thermique multifonctions ❚ Bâti réversible ❚ Tests immergés possibles pour tous les porteéchantillons et modes de sollicitation ❚ Simplicité d’utilisation ❚ Utilisable sur simple alimentation électrique ❚ Prix réduit Principales utilisations ❚ Essais de DMA, TMA, DMA/TMA simultanés, grâce au logiciel DYNATEST ❚ Détermination des transitions vitreuses et sous vitreuses ❚ Particulièrement bien adapté pour les matériaux polymères et composites ❚ Analyse de films et échantillons de faible raideur ❚ Tests de matériaux immergés dans un liquide ❚ R&D / Contrôle qualité ❚ Enseignement / Travaux pratiques Précis La flexibilité des modes opérationnels autorise aussi bien la reconduite instantanée d’essais de routine, que la définition d’essais spécifiques combinant de multiples paramétrages. Pour le besoin d’essais nécessitant l’immersion de l’éprouvette dans un liquide, la position du bâti mécanique peut facilement être inversée ; cela autorise l’utilisation de tous les porte-échantillons disponibles sans restriction du mode de sollicitation, et sans nécessiter l’achat d’accessoires onéreux. Pinces de traction pour films Pinces de traction pour fibres Cisaillement plan Pinces de cisaillement pour films Flexion 3 points extensible Flexion simple/double cantilever Adaptable pour chaque matériau Une gamme de porte-échantillons permet d’appliquer les différents types de sollicitation (traction, compression, flexion et cisaillement) à une grande diversité de matériaux, se présentant sous des formes très diverses: fibres, films, plaques, cylindres, matériaux pâteux… Evolutif Grâce aux choix métrologiques, aux algorithmes de régulation dynamique et statique innovants, et au dimensionnement du bâti mécanique, DMA 50 assure une maîtrise optimale de tous les paramètres influents sur la qualité de mesure. Force élevée Economique DMA 50N intègre un excitateur électrodynamique dédié (brevet 01dB-Metravib), conçu pour les besoins très spécifiques de la DMA. Cet atout donne au DMA 50 une grande facilité d’adaptation à l’évolution du comportement mécanique du matériau en fonction de la température, et la capacité d’analyse d'échantillons de taille représentative de la structure du matériau ; que ce soit pour des essais dynamiques ou pour des essais statiques (fluage, TMA). Le DMA 50 offre une plateforme opérationnelle de solutions de caractérisation thermomécanique à un prix attractif. Pour travailler à température subambiante, il peut être couplé indifféremment à un bain thermostaté, à une source cryogénique ou à un générateur d'air froid. La productivité du DMA 50 est accrue par la possibilité d’enchaîner automatiquement les différents types d’essais. L’enceinte thermique à ouverture/fermeture motorisée permet un dégagement important. Cela autorise un libre accès à l’échantillon et une hauteur de manipulation très confortable pour l’opérateur. Pinces de traction pour barreaux Test d'un matériau composite en flexion immergé dans un bain de solvant DMA 50 facilite la réalisation d’analyses couplées à l’essai mécanique. L’acquisition de voies de mesures complémentaires est possible : température, hygrométrie, oxygène, environnement gazeux... Ergonomie étudiée Plateaux de Compression DMA+100 / DMA+150 / DMA+450 : La référence en essais électrodynamiques Les DMA+100, DMA+150, DMA+450 sont des Analyseurs Mécaniques Dynamiques "stand-alone" qui bénéficient de bâtis de très grande rigidité offrant des domaines de raideur mesurable et d’analyse en fréquences uniques sur le marché. Le catalogue de porte-échantillons disponibles, et les logiciels d’analyse DYNATEST et MULTIDYN en font un nouveau type de machine d’essais électrodynamique universelle qui va au-delà des instruments de DMA classiques. Principaux atouts ❚ Bâti mécanique de très grande rigidité (supérieure à des machines servohydrauliques) ❚ Force élevée : 100, 150 ou 450 Newtons ❚ Domaine de mesure unique : 7 décades de variation de module en un même essai ❚ Domaine de fréquence unique : de 1E-5Hz à 1000 Hz ❚ Haute précision de mesure ❚ Analyse d'échantillons de taille représentative du matériau Principales utilisations ❚ Essais de DMA, TMA, DMA/TMA simultanés grâce au logiciel DYNATEST ❚ Essais de fatigue, essais à forme d’onde asservie grâce au logiciel MULTIDYN ❚ Mesure précise des propriétés viscoélastiques ❚ Détermination des transitions vitreuses et sous vitreuses ❚ Enceinte thermique à vitesse de chauffe élevée ❚ Course de déplacement utile jusqu’à 12 mm pour les essais de fluage et relaxation de contrainte ❚ Vaste choix de porte-échantillons pour tous types de matériaux solides, pâteux et liquides ❚ Grande évolutivité pour répondre à des besoins d’analyse spécifiques ❚ Maintenance réduite ❚ DMA+100N, et DMA+150 : particulièrement bien adaptés pour polymères et composites (matériaux polymérisés, suivi de polymérisation, fatigue) ❚ DMA+450N : particulièrement bien adapté pour les essais et la caractérisation d'élastomères (Effet Mullins, effet Payne, balayage en fréquence...) Analyse des matériaux solides, pâteux et liquides Grâce à une gamme importante de porte-échantillons, les DMA+100, DMA+150, DMA+450 peuvent analyser une grande diversité de matériaux et de dimensions d’échantillons. Le choix du porte-échantillon permet d’adapter l’instrument: ❚ aux différents modes d’excitation (traction, compression, flexion, cisaillement) ❚ à la nature du matériau (solide, pâte, liquide) ❚ aux dimensions variées des échantillons (plaques, cylindres, films, fibres, gels, mousses…) ❚ à l’état du matériau attendu lors de l’analyse (état vitreux, transition vitreuse, état caoutchoutique, durcissement, fluidification, fusion...) Plateaux de Compression Pinces de traction pour barreaux Pinces de traction pour films Pinces de traction pour fibres Cisaillement plan Pinces de cisaillement pour films Cisaillement pour matériaux pâteux Cisaillement pour liquides Grande polyvalence et flexibilité Les DMA+ sont équipés du logiciel DYNATEST spécialement développé pour assurer le pilotage, l’acquisition et l’exploitation des données. De nombreux modes d’essais permettent d’analyser la dépendance des propriétés mécaniques du matériau à de multiples paramètres (température, fréquence d’excitation, déformation, force, temps, histoire mécanique ou thermique...) De plus le calcul instantané de courbes maîtresses, les essais de fluage /relaxation de contrainte et de TMA, offrent aux DMA+ une grande flexibilité. Un DMA et une machine de fatigue en un seul instrument Le logiciel MULTIDYN permet d’assurer l’asservissement de la forme d’onde appliquée à l’échantillon et d’apporter au DMA+ les fonctionnalités d’une machine de fatigue, et une polyvalence unique. Des élastomères aux matériaux polymères renforcés, les essais de fatigue peuvent être réalisés sans réelle limite du nombre de cycles, ni de la durée d’essai. Caractéristiques mécaniques uniques et maîtrise technologique La très grande rigidité des bâtis mécaniques représente une composante essentielle des performances des DMA+. Les technologies utilisées pour la génération du signal d’excitation, la mesure du déplacement et de la force transmise à l’échantillon, l'asservissement des conditions d'essais, ont été spécialement étudiées par les ingénieurs de 01dB-Metravib , spécialistes en mécanique vibratoire, pour donner à la gamme DMA+des performances inégalées. Ceci permet aux DMA+ d’assurer une mesure de très grande précision des modules complexes et de Tan δ. Flexion 3 points Flexion simple / double cantilever Caractérisation des propriétés non linéaires des élastomères Applications des analyseurs Mesure de la transition vitreuse et de la fusion La DMA est reconnue comme la technique la plus précise permettant la détermination de la température de transition vitreuse (Tg). La précision de mesure de Tg des DMA MetraviB est obtenue grâce à de nombreuses innovations et particularités techniques : auto-calibration de la mesure de l’angle de perte, qualité de régulation thermique, asservissement des conditions dynamiques de l’essai... Par convention l’analyse est couramment réalisée à 1Hz ; dans l’exemple ci-contre un échantillon de PET a été analysé entre des pinces de traction compression ; l’essai poursuivi à haute température permet également de déterminer la température de fusion ; il révèle la capacité singulière des DMA+ à caractériser des variations de propriétés mécaniques gigantesques : pendant l’essai le module varie d’un facteur 50000 ! Fusion : 128°C Tg : 82°C Essai de fatigue Grâce au logiciel Multidyn, les essais de fatigue sont possibles avec la gamme DMA+ et ce, sur une large gamme de températures ; l'excitation à haute fréquence permet de raccourcir considérablement la durée des essais. On voit dans l’essai ci contre d’un échantillon de Viton sollicité à 30Hz en cisaillement, la chute importante du module au bout de 100000 cycles, due à un endommagement de l’échantillon (fissuration). L’essai est réalisé avec asservissement de la forme d’onde (ici sinusoïdale) ; cette fonctionnalité permet de reproduire des conditions d’essai spécifiques, représentatives d’une utilisation finale du matériau. Mesure de transitions sous-vitreuses La détermination de ces phénomènes de très petites amplitudes (transitions β et γ) sur la courbe de Tan δ est particulièrement informative puisque qu’elle conduit aux performances de résistance à l’impact des polymères. Le large domaine d’analyse de raideur et la précision de mesure des Analyseurs Mécaniques Dynamiques MetraviB permettent de faire ce type d’analyse dans des modes de sollicitation et sur des géométries très variées selon les échantillons de matériaux disponibles. Quelle que soit leur formulation, les élastomères présentent des lois de comportement complexes sous sollicitation statique et dynamique. Grâce à un contrôle précis du taux de déformation appliqué à l’échantillon et à une force d’excitation importante, DMA+450 permet l’analyse sur une plage de taux de déformation particulièrement large : de 0,1% à 300%. Les multiples paramétrages de Dynatest permettent de simuler de façon précise des conditions de sollicitation complexes et font des DMA+ des outils indispensables pour le dimensionnement et l’optimisation du comportement mécanique des pièces en élastomère. Tg : 48°C β : -18°C Caractérisation du vieillissement des matériaux L’analyse comparative d’un matériau composite neuf et du même matériau ayant subi un vieillissement thermomécanique permet de mettre en évidence des propriétés mécaniques sensiblement différentes. Dans le cas ci-contre, le vieillissement du matériau a entraîné une chute du module élastique d’un facteur 4, et une augmentation de la température de transition vitreuse de 40°C, avec une perte drastique de la valeur d'amortissement (0,32 à 0,17). Matériau neuf Matériau veilli Effet de la fréquence La fréquence d’excitation peut avoir une influence sensible sur le module et le facteur de perte d’un matériau polymère ; de même sa transition vitreuse peut évoluer de manière significative en fonction de la fréquence d’excitation. La caractérisation de la dépendance à la fréquence du comportement du matériau sera d’autant plus importante, que celui sera sollicité dynamiquement dans son utilisation finale, en particulier si celui-ci est utilisé pour une fonction amortissante dans un environnement vibratoire. Dans l’exemple ci-contre une résine époxy, analysée avec un DMA+100, présente une augmentation de Tg de 11°C pour une variation d’excitation de 0,1Hz à 10Hz. Essai immergé L’impact de l’absorption d’eau sur les propriétés mécaniques d’un polymère peut être caractérisé en réalisant l’essai sur un échantillon de polymère immergé dans de l’eau. Cet essai est très simple à réaliser ave un DMA 50 ; il suffit d'inverser la position du bâti mécanique et une fois l’échantillon en place, de le plonger dans un récipient ; tous les porte-échantillons du DMA 50N peuvent être utilisés pour ce type d’essai. Dans l’exemple de caractérisation d'un film polymère ci-contre, on note la chute rapide du module à l’immersion, qui se poursuit jusqu’à la rupture de l’échantillon. Optimisation d’un procédé de transformation La réaction de réticulation d’un polymère se caractérise par le passage d’un état pâteux à un état solide, en passant par une phase de fluidification, sous les effets concurrentiels de la température et de la réaction chimique. La grande rigidité du bâti d’un DMA+150, et le mode auto-contrôle de Dynatest permettent de suivre en continu l’évolution du module de cisaillement au cours d’un essai et de déterminer les temps caractéristiques du process : viscosité minimale, temps de gel... Différents porte-échantillons permettent de réaliser ce type d’essai selon la nature du matériau (préimprégné, résine …) Dans l’exemple ci-contre, une résine thermodurcissable a été analysée en cisaillement ; on notera les points caractéristiques et les variations importantes du module au cours de cet essai ( facteur 10 millions !) Immersion Test Tg (10Hz) : 155,8°C Tg (0,1Hz) : 144,6°C Prédiction du fluage à long terme Gélification Fluidification La réalisation d’un essai de fluage de quelques minutes sur différents paliers de température consécutifs permet, via le calcul TTS (Time Temperature Superposition) de Dynatest, de prédire le fluage du matériau sur plusieurs mois ou années. L’essai de fluage peut être réalisé dans divers modes de sollicitation, classiquement en flexion 3 points sur des matériaux de module élevés , mais également grâce aux performances des DMA+ (grande rigidité du bâti et force d’excitation élevée) avec des mors de traction sur des éprouvettes de géométrie significative, vis-à-vis de la structure du matériau. 1 an 10 ans Principales caractéristiques DMA 50 Caractéristiques THERMIQUES Caractéristiques MÉCANIQUES Force (N) Déplacement (µm) Fréquence (Hz) Température (°C) MATÉRIAUX Module (Pa) 50 100 150 450 0,002 0,002 0,002 Résolution (N) 0,000012 0,000024 0,000024 0,000024 Maximum (+/-) 3000 6000 6000 3000 Minimum (+/-) 1 1 1 1 Résolution (nm) 1,5 3 3 3 Minimum (Hz) 1E-5 1E-5 1E-5 1E-5 Maximum (Hz) 200 200 200 200 - 1000 1000 1000 Résolution (%) 0,01 0,01 0,01 0,01 Flexion 3 points oui oui Simple/double cantilever oui oui Traction oui oui Compression oui oui Cisaillement oui oui Minimum (°C) ambiante ambiante Minimum (°C) option -150 -150 Maximum (°C) 500 450 Maximum (°C) option 600 sur demande Chauffe minimum 0,1 0,1 10 10 Refroidissement minimum (°C/min) 0,1 0,1 Refroidissement maximum (°C/min) 10 10 Stabilité régulation thermique (+/-) 0,1 0,1 (°C/min) Minimum (Pa) 1000 250 Maximum (Pa) 3E+12 3E+12 4,5 7 Domaine de mesure (décades) Tan delta DMA+450 0,001 Chauffe maximum Stabilité (°C) DMA+150 Minimum (+/-) (°C/min) Vitesse (°C/min) DMA+100 Maximum (+/-) Maximum (Hz) (option) Modes de déformation La référence en analyse mécanique dynamique Sensibilité 0,0001 0,0001 Résolution 0,00001 0,00001 L’OREAL - TOTALFINAELF - EUROCOPTER UROCOPTER - EADS - FLEXSYS - ON ONERA - C.R.R. - FIAT FIIAT - CITROEN Automobiles - HISPA HISPANO SUIZA - GOODYEAR Technical Center Luxembourg embourg - GOODYEAR ch Ce BRIDGESTONE RIDG Research Center Akron - CNES - GEC ALSTHOM - SUMITOMO - RHODIA Silica - B - PEUGEOT PEU Automobiles - DUPONT DE NEMOURS - E.D.F. - SAINT GOBAIN - L.R.C.C L.R.C.C.P. C.C.P. RE RENAULT - MAXXIS Tires - COLAS - GERLAND ROUTE - DGA - E.N.S.B.A.N.A. - E.N.S.M.P. P. E.N.S.C.L. - MAPA - MARK IV Automotive - G.D.F. - MICHELIN Centre de Technologie Technologgie de Ladoux ux - MICHELIN American Research Center - RIETER - MICHELIN Rubber Asia - HUTCHINSON HUTCH HINSON - INSA SA Ly - POLYFIBRON - HENKEL - ITT Automotive - REPSOL - Mac MASTER University Lyon Unive versity - WOOWOO OOSUNG AssoUNG Tire - University of Delft - APOLLO Tires - JK Tires - Indian Rubber Manufacturers Manufaacturers rs As Association - B.A.R.C. - TRELLEBORG - Beijing Research Institute of Materials and Technology B.A Tech Institute of Materials terials of Moscow - University of Michigan - University of Cambridg Cambri Cambridge ge - University of Sheffield - Université dee Compiègne - Université d’Orléans - U Université de Sa Savoie avoie - Univerr 01dB-Metravib se réserve le droit de modifier les caractéristiques de ses instruments sans préavis Informations complémentaires disponibles sous forme de fiches techniques : ❚ DYNATEST ❚ MULTIDYN ❚ VHF 104 ❚ VHR 105 ❚ ROB 100 ❚ Rappels théoriques DMA ❚ Porte-échnatillons DMA 50 ❚ Porte-échantillons DMA+100/150/450 ❚ Notes d’applications Plus que des instruments : DES SERVICES Avec 01dB-Metravib, vous bénéficiez : ❚ D’une expertise de spécialistes pour vous aider dans votre projet d’achat d’analyseur ❚ D’une expertise de spécialistes pour vous aider dans votre approche de la DMA ❚ Des formations inter-entreprises ❚ Des formations dédiées par une équipe de spécialistes ❚ D’une garantie de maîtriser la qualité de vos essais ❚ D’une garantie de faire face à l’évolution de vos besoins d’analyse ❚ D’un service après-vente compétent et réactif ❚ D’une assistance technique à l’utilisation (hot-line) ❚ De l’accès à un service d’essais à façon