L’étendue d’une machine d’essai a un plancher, et c’est la résolution qui le fixe

Cette page ne donne aucun conseil sur l’étalonnage, la mesure ou le choix d’équipement, et elle ne donne aucune limite d’erreur pour aucune classe, parce que le tableau qui les contient se trouve au-delà de la fin de l’aperçu que nous avons pu lire. Elle n’est pas née d’une question de forum ; elle vient du relevé et du comptage de tous les numéros de norme que ce site a jamais cités, ce qui nous a montré que le site avait parlé d’étalonnage 51 fois et jamais de la norme sur les machines d’essai. Les outils de navigateur que nous utilisons d’habitude restent indisponibles.

Quel document, et quelle part nous avons pu en lire

La norme est l’ISO 7500-1, sur l’étalonnage et la vérification des machines d’essai statique uniaxial, cinquième édition datée de 2018, élaborée par l’ISO/TC 164 sur les essais mécaniques des métaux, sous-comité 1 sur les essais uniaxiaux. C’est la première fois que ce site l’utilise, et la première fois qu’il utilise quoi que ce soit de ce comité. Les trois articles précédents venaient tous du comité de spécification géométrique ; celui-ci touche un autre coin du même problème.

L’aperçu gratuit couvre les pages liminaires et le corps du texte jusqu’au paragraphe 6.4.8. Cela compte plus que d’habitude ici, car le tableau 2, qui contient les erreurs admises pour chaque classe, se trouve dans le paragraphe qui suit la fin de l’aperçu. Le texte lisible renvoie à ce tableau à plusieurs reprises et nous ne pouvons pas le voir. Cette page peut donc vous dire que des classes existent, comment elles s’appellent et comment elles fixent le bas d’une étendue. Elle ne peut pas vous dire quelle erreur une classe admet, et elle ne devine pas.

Nous n’avons pas lu non plus l’article sur la classe d’une étendue, les exigences de rapport, la règle sur les intervalles entre vérifications, ni aucune annexe, et nous n’avons pas lu la norme distincte sur l’étalonnage des instruments de mesure de force eux-mêmes, sur laquelle celle-ci s’appuie de bout en bout. Nous n’avons pas vérifié si le document est en vigueur.

Un détail de l’avant-propos mérite d’être retenu. La cinquième édition est décrite comme une révision mineure de la quatrième, et la seule modification indiquée est que les définitions de sept symboles d’un tableau ont fait l’objet d’une révision rédactionnelle. Une édition entière, pour la formulation de sept définitions.

Ce qu’est réellement la vérification

Le domaine d’application la divise en trois parties : une inspection générale de la machine, y compris des accessoires qui appliquent la force, un étalonnage du système de mesure de force, et une confirmation que la machine respecte les limites données pour une classe spécifiée. C’est la troisième qui produit le mot inscrit sur le certificat.

Le domaine d’application comporte aussi une note qu’on survole facilement et qu’on ne peut plus ignorer ensuite. Il s’agit d’un étalonnage statique, et les valeurs d’étalonnage ne sont « pas nécessairement valables pour les applications d’essai à grande vitesse ou dynamiques » (traduction). Une machine vérifiée pour une classe a été vérifiée à l’arrêt.

Le plancher, et d’où il vient

Les quatre multiplicateurs sont la partie intéressante. Une étendue ne descend pas aussi bas que l’indicateur peut afficher ; elle s’arrête à la résolution multipliée par quatre cents, deux cents, cent ou soixante-sept, selon la classe. Plus la classe est fine, plus le multiplicateur est élevé : la meilleure machine renonce à une plus grande part du bas de son étendue.

Multipliez chaque paire et les quatre nombres se réduisent presque à un seul. Quatre cents fois zéro virgule cinq font deux cents. Deux cents fois un font deux cents. Cent fois deux font deux cents. Soixante-sept fois trois font deux cent un. La règle sous-jacente est deux cents divisé par le numéro de classe, la dernière valeur étant arrondie à l’entier. Ce calcul est le nôtre ; la norme imprime les quatre valeurs, pas la formule.

C’est la troisième fois que ce site divise une colonne imprimée pour voir s’il s’agissait d’une seule règle. Une fois c’était le cas, une fois non, et ici c’est une seule règle avec une fin arrondie. Nous signalons la répétition plutôt que de présenter la méthode comme nouvelle ; les pages précédentes sont liées plutôt que reprises.

Et ce qu’est la résolution elle-même

Puisque le plancher repose sur la résolution, il vaut la peine de savoir comment on l’obtient. Lorsque la lecture fluctue, la norme indique que la résolution est la moitié de l’amplitude de fluctuation plus un échelon.

Puis vient une note qui la limite : cela « ne détermine que la résolution due au bruit du système » et « ne tient pas compte des erreurs de régulation » (traduction), l’exemple donné étant celui des machines hydrauliques. Le nombre qui fixe le plancher est une mesure de bruit, et la norme le dit.

La résolution relative, c’est-à-dire la résolution en pourcentage de la force indiquée, doit être calculée à chaque point d’étalonnage, et non une seule fois pour la machine. C’est la forme de tout le document : une machine n’est pas exacte, une machine est exacte à une force donnée.

Les conditions qui accompagnent le nombre

Une valeur d’étalonnage n’a de sens qu’avec ses circonstances, et cette norme en attache beaucoup.

• L’étalonnage se fait à une température ambiante comprise entre 10 °C et 35 °C, et la température est enregistrée
• La température de l’instrument de mesure de force ne doit pas varier de plus de 2 °C entre le début et la fin d’une série
• Immédiatement avant l’étalonnage, l’instrument en place est préchargé au moins trois fois entre zéro et la force maximale
• La lecture du zéro est faite environ 30 secondes après le retrait complet de la force
• Sur un indicateur analogique, on vérifie que l’aiguille s’équilibre librement autour du zéro ; sur un indicateur numérique, qu’une valeur inférieure à zéro est clairement affichée, par exemple par un signe moins

L’un de ces points est une fixation déguisée. Lorsque l’instrument de mesure de force est fixé à la machine par des goujons filetés, l’instrument doit avoir été étalonné de la même manière, et il doit être tourné de 120 degrés entre chaque série de mesures. Le montage d’étalonnage est un assemblage fileté, et la norme traite son orientation comme quelque chose qui peut changer le résultat.

Le frottement est une propriété soumise à l’essai

Deux autres articles valent d’être connus pour la même raison : ils nomment des choses habituellement jugées accessoires et en font une partie de la vérification.

Les accessoires mécaniques, aiguille entraînée ou enregistreur, sont contrôlés quant à leur bon fonctionnement et à leur « résistance due au frottement » (traduction), avec des séries de mesures effectuées accessoires raccordés et non raccordés. Le frottement de l’affichage est une propriété mesurée de la machine.

Et pour les machines hydrauliques où c’est la pression dans le vérin qui mesure la force, l’effet de la position du piston doit être vérifié, avec le piston dans une position différente pour chacune des trois séries. S’il y a deux pistons, les deux sont pris en compte. L’endroit où se trouve le piston est considéré comme capable de déplacer la lecture.

Ce que cela tranche et ce que cela ne tranche pas

• La limite inférieure d’une étendue est la résolution multipliée par 400, 200, 100 ou 67, respectivement pour les classes 0,5, 1, 2 et 3
• D’après notre calcul, ces quatre valeurs valent deux cents divisé par le numéro de classe, la dernière étant arrondie
• Lorsque les lectures fluctuent, la résolution est la moitié de la fluctuation plus un échelon, et une note précise que cela ne couvre que le bruit du système, pas les erreurs de régulation
• La résolution relative est déterminée à chaque point d’étalonnage
• La vérification comprend trois choses : inspection générale, étalonnage du système de mesure de force, et confirmation par rapport aux limites d’une classe
• Les valeurs d’étalonnage ne sont pas nécessairement valables pour les essais à grande vitesse ou dynamiques
• L’étalonnage se fait entre 10 et 35 degrés, avec moins de 2 degrés de dérive, après au moins trois précharges
• Avec une fixation par goujons filetés, l’instrument est tourné de 120 degrés entre les séries
• Le frottement de l’aiguille entraînée ou de l’enregistreur est vérifié, et pour les machines hydrauliques la position du piston est variée délibérément
• La cinquième édition est une révision mineure dont la seule modification indiquée porte sur la formulation de sept définitions de symboles
• Nous n’avons pas pu lire le tableau des erreurs admises, donc aucune tolérance de classe ne figure ici, pas plus que l’article sur la classe d’une étendue, les exigences de rapport, l’intervalle de vérification, une annexe quelconque ou la norme sur les instruments de référence
• Nous n’avons pas vérifié si le document est en vigueur, et aucun conseil sur l’étalonnage ou la mesure n’est donné

L’habitude à prendre : demander où, dans son étendue, un nombre a été mesuré. Une machine n’a pas une exactitude unique ; elle a une exactitude à une force donnée, avec en dessous un plancher fixé par la finesse de résolution de l’indicateur et par le niveau de qualité que la machine revendique. Une petite charge lue sur une grande machine est précisément le cas pour lequel le plancher existe.

Le sous-comité voisin rédige l’essai de dureté, où le nombre qui suit HV se révèle être une force en kilogrammes.

Cet article ne relève pas d’une seule des six étapes : il en traverse plusieurs ou intervient après l’assemblage. Les décisions qui y conduisent sont présentées dans l’article anglais Specifying a screw.

Questions fréquentes

L’étendue d’une machine d’essai descend-elle jusqu’à zéro ?

Non. La norme indique que la limite inférieure de l’étendue ne doit pas être inférieure à la résolution multipliée par 400 pour la classe 0,5, 200 pour la classe 1, 100 pour la classe 2 et 67 pour la classe 3.

Pourquoi la meilleure classe a-t-elle le multiplicateur le plus élevé ?

La norme donne les valeurs sans les expliquer, et cette page ne devine pas. L’effet est que la classe la plus fine renonce à une plus grande part du bas de son étendue.

Y a-t-il une formule derrière ces quatre nombres ?

D’après notre calcul, chaque multiplicateur multiplié par son numéro de classe donne deux cents, ou deux cent un dans le dernier cas ; les valeurs se comportent donc comme deux cents divisé par la classe, la dernière étant arrondie. La norme imprime les quatre valeurs, pas une formule.

Quelle erreur chaque classe admet-elle ?

Cette page ne le dit pas. Le tableau des erreurs admises se trouve au-delà de la fin de l’aperçu que nous avons pu lire ; aucune tolérance de classe ne figure donc ici.

Comment la résolution est-elle déterminée ?

Lorsque la lecture fluctue, la norme prend pour résolution la moitié de l’amplitude de fluctuation plus un échelon. Une note précise que cela ne détermine que la résolution due au bruit du système et ne tient pas compte des erreurs de régulation.

Un certificat d’étalonnage s’applique-t-il à un essai rapide ?

Le domaine d’application comporte une note indiquant que les valeurs d’étalonnage ne sont pas nécessairement valables pour les applications d’essai à grande vitesse ou dynamiques. Le document traite de l’étalonnage statique.

À quelle température l’étalonnage est-il effectué ?

À une température ambiante comprise entre 10 et 35 degrés Celsius, consignée dans le rapport, la température de l’instrument de mesure de force ne devant pas varier de plus de 2 degrés entre le début et la fin d’une série.

Pourquoi l’instrument serait-il tourné entre les mesures ?

Lorsqu’il est fixé par des goujons filetés, la norme exige une rotation de 120 degrés entre chaque série de mesures, et exige que l’instrument lui-même ait été étalonné de la même manière.

Le frottement est-il contrôlé ?

Oui. Les accessoires mécaniques, comme une aiguille entraînée ou un enregistreur, sont vérifiés quant à leur bon fonctionnement et à leur résistance due au frottement, au moyen de séries de mesures effectuées avec et sans ces accessoires raccordés.

Références

• ISO 7500-1:2018, Metallic materials, calibration and verification of static uniaxial testing machines, part 1, tension and compression testing machines, fifth edition, prepared by ISO/TC 164/SC 1. Free preview of eleven pages, covering the front matter and the body as far as subclause 6.4.8

Il s’agit d’un document numérique et non d’un scan, si bien que l’extraction du texte y est fiable ; chaque citation a néanmoins été vérifiée mot à mot par rapport au fichier. L’aperçu s’arrête à la fin du paragraphe 6.4.8, et le tableau 2, qui contient les erreurs admises pour chaque classe, se trouve dans le paragraphe suivant. Le texte lisible renvoie à ce tableau à plusieurs reprises ; cette page nomme donc les classes et indique comment elles fixent le bas d’une étendue, mais ne donne aucune limite d’erreur pour aucune classe, et n’en déduit aucune. Nous n’avons pas lu l’article sur la classe d’une étendue de machine d’essai, les exigences de rapport, la règle sur les intervalles entre vérifications, les annexes, ni la norme distincte sur l’étalonnage des instruments de mesure de force, dont celle-ci dépend de bout en bout. Nous n’avons pas vérifié si le document est en vigueur ou remplacé, car la page du catalogue refuse les requêtes de ce site. C’est la première fois que ce site utilise cette norme, et la première fois qu’il utilise quoi que ce soit de ce comité technique. Ce qui suit est notre propre calcul, non une affirmation de la norme : chaque multiplicateur multiplié par son numéro de classe donne deux cents, ou deux cent un dans le dernier cas. C’est le troisième article dans lequel ce site divise une colonne imprimée pour voir si elle se ramène à une seule règle, ce qui est signalé ici comme une répétition et non proposé comme une méthode, avec un lien vers une page antérieure. Cet article n’est pas né d’une question de forum ; il vient de l’extraction et du comptage de tous les numéros de norme cités par le site. Aucun conseil sur l’étalonnage, la mesure ou le choix d’équipement n’est donné, et aucune marque n’est citée. Les outils de navigateur que ce site utilise d’habitude restent indisponibles.