CARACTÉRISATION DE LA LIAISON ENTRE MATÉRIAUX ÉNERGÉTIQUES ET D AMÉNAGEMENT INTERNE PELAGE

Transcription

1 PME ÉDITION DE JUIN 2004 GROUPE D ÉTUDE DES MODES OPÉRATOIRES CARACTÉRISATION DE LA LIAISON PELAGE Analyse Le présent document décrit un mode opératoire pour la caractérisation des liaisons entre matériaux énergétiques et matériaux d aménagement interne. Cette caractérisation est réalisée en soumettant une éprouvette, représentative de l assemblage évalué, à un pelage dans le plan de liaison. Modifications Première édition Promulgation Le Président du GEMO Patrick Lamy DGA/INSP/IPE Chef de la cellule sécurité des munitions Le 17 décembre 2004

2 JUIN 2004 PELAGE PAGE 2/12 SOMMAIRE DÉSIGNATION DE L ARTICLE Page Avant-propos... 3 Avertissement et précaution de sécurité Objet Domaine d'application Définitions, symboles et abréviations Éprouvette Lieur Matériau d aménagement interne (MAI) Plan de liaison Paramètres caractéristiques de dépouillement Principe de la méthode d essai Appareillage Machine de traction Enceinte climatique Dispositif de mesure Éprouvettes Éprouvette type 1 dite «bande» Éprouvette type 2 dite «rondelle» Mode opératoire Conditionnement des éprouvettes Conduite d un essai Conduite de l épreuve Expression des résultats Rapport d essai Bibliographie Annexe A : Exemple de rapport d essai... 12

3 JUIN 2004 PELAGE PAGE 3/12 AVANT-PROPOS Ce mode opératoire a été étudié et rédigé par le Comité 2-1 «PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES» du GEMO, thème «PROPRIÉTÉS ET ANALYSES PHYSICO- CHIMIQUES». Ce document annule et remplace les modes opératoires suivants : - FAP-309-A-1 «Caractérisation des collages Essais en pelage sur disque de bloc propulsif» - FAP-309-B-1 «Caractérisation des liaisons entre propergols et matériaux d aménagement interne Essai en pelage sur bande» L annexe A est donnée à titre d information. AVERTISSEMENT ET PRÉCAUTIONS DE SÉCURITÉ La méthode décrite dans le présent document conduit à mettre en œuvre une matière explosible. Son utilisateur devra donc se conformer à la réglementation en matière de sécurité pyrotechnique. 1 - OBJET Le présent mode opératoire prescrit une méthode pour mesurer la résistance de l assemblage entre un matériau énergétique et un matériau d aménagement interne par pelage dans le plan de liaison. Une éprouvette est sollicitée en pelage et l évolution de la force en fonction du temps est enregistrée. 2 - DOMAINE D APPLICATION La méthode décrite dans le présent document est applicable à des assemblages constitués d un matériau énergétique solide et d un matériau d aménagement interne (MAI). Le MAI doit être suffisamment flexible pour se prêter à l essai. 3 - DÉFINITIONS, SYMBOLES ET ABRÉVIATIONS Éprouvette C est l ensemble constitué par le matériau énergétique, le matériau d aménagement interne et les armatures éventuelles.

4 JUIN 2004 PELAGE PAGE 4/ Lieur Matériau assurant l adhérence entre le matériau énergétique et le matériau inerte Matériau d aménagement interne (MAI) Il est constitué par le matériau inerte avec ou sans lieur Plan de liaison Il correspond à la surface entre le matériau énergétique et le matériau d aménagement interne Paramètres caractéristiques de dépouillement Étant donné la courbe usuelle ci-dessous, on détermine les paramètres suivants : Force (N) Force moyenne Temps (s) F m : force moyenne de décollement dans la zone stabilisée de la courbe. Elle est exprimée en N. La force minimale et la force maximale peuvent éventuellement être déterminées. R : résistance de pelage linéique. C est la force moyenne divisée par la largeur de l éprouvette. Elle est exprimée en N/mm.

5 JUIN 2004 PELAGE PAGE 5/ PRINCIPE DE LA MÉTHODE D ESSAI La résistance mécanique d un assemblage est évaluée en soumettant une éprouvette représentative de celui-ci à un effort de décollement par pelage de l interface entre le MAI et le matériau énergétique. Cette interface peut être plane ou courbe. La résistance linéique est calculée à partir de la force moyenne de décollement déterminée dans la zone stabilisée de la courbe. L essai est réalisé à vitesse de déplacement et à température constantes. Après essai, la localisation et le type de rupture de l éprouvette sont observés. 5 - APPAREILLAGE Machine de traction Toute machine appropriée, capable de travailler à une vitesse constante de déplacement de l équipage mobile. Elle comprend : un dispositif d attache du MAI ; un deuxième dispositif d attache permettant : la traction suivant un angle choisi par rapport au plan de liaison, l angle couramment utilisé est 90 ; le maintien de cet angle tout au long de l essai de manière à conserver le front de décollement dans l axe de traction ; un indicateur d effort : l enregistreur donne la charge avec une précision de 1 % sur l effort et 1 % sur le temps ; la vitesse de déplacement doit être connue à moins de 10 % Enceinte climatique À utiliser lorsque la température du local n est pas celle prévue pour l essai. Elle assure une température constante pendant l essai à ± 2 C Dispositif de mesure Tout dispositif approprié permettant de déterminer la largeur du plan de liaison de l éprouvette, avec la précision adaptée au matériau.

6 JUIN 2004 PELAGE PAGE 6/ ÉPROUVETTES Il est recommandé d utiliser un nombre minimal d éprouvettes tel que l on obtienne au moins 3 résultats exploitables. L éprouvette doit comporter une amorce de décollement dans le plan de liaison. La largeur du plan de liaison est mesurée avant ou après essai selon le type d éprouvettes. Les éprouvettes ci-après sont données à titre d exemple Éprouvette type 1 dite «bande» Elle peut être obtenue par fraisage et tranchage puis collage éventuel de l armature et du renfort. Ce collage doit être réalisé de façon à éviter la présence de colle au niveau du plan de liaison. L éprouvette correspond aux formes et aux dimensions (en mm) ci-dessous : 1 : armature éventuelle. 2 : matériau énergétique d épaisseur recommandée supérieure ou égale à 5 mm. 3 : MAI d épaisseur recommandée égale à 5 mm. 4 : Renfort éventuel. Exemple d éprouvette avec armature en T 1 A A-A A Sens de traction

7 30 GEMO CARACTÉRISATION DE LA LIAISON PME JUIN 2004 PELAGE PAGE 7/12 Exemple d éprouvette sans armature Sens de traction MAI Matériau énergétique

8 JUIN 2004 PELAGE PAGE 8/ Éprouvette type 2 dite «rondelle» L éprouvette a la forme d une rondelle ou d un secteur circulaire. Elle est libre en rotation L épaisseur de l éprouvette est mesurée en plusieurs points dans la zone testée et doit être la plus constante possible. A Sens de traction A-A Rotation libre A Schéma de principe

9 JUIN 2004 PELAGE PAGE 9/ MODE OPÉRATOIRE Conditionnement des éprouvettes Si les matériaux éprouvés sont sensibles à l humidité, sauf demande spécifique, ils sont au préalable conditionnés en humidité relative inférieure ou égale à 12 % pendant au moins 48 heures, à température ambiante Essais à température ambiante de (20 ± 2) C Les éprouvettes sont placées à température ambiante pendant une durée minimale d une heure Essais en température Pour les essais en température, les éprouvettes sont stabilisées, avant essai, à la température désirée pendant au moins 2 heures. Dans le cas de matériaux sensibles aux chocs thermiques, les éprouvettes sont amenées progressivement de la température ambiante à la température désirée avant stabilisation Conduite d un essai En cas d essai en température, vérifier que l enceinte est stabilisée à la température désirée. Régler la vitesse de déplacement. La vitesse couramment utilisée est de 50 mm/min. Placer l éprouvette dans les dispositifs de maintien. Lorsque que l on considère que la température de l éprouvette s est à nouveau stabilisée à la température de l essai, démarrer la traction et enregistrer la force en fonction du temps Conduite de l épreuve Il est conseillé d effectuer au minimum 3 essais exploitables.

10 JUIN 2004 PELAGE PAGE 10/ EXPRESSION DES RÉSULTATS Pour chaque essai, on détermine la force moyenne de décollement à partir de la courbe d évolution de la force en fonction du temps. On calcule la résistance linéique. Une forme de courbe représentative d un essai est donnée dans le rapport d essai. Pour chaque essai, on note le type de rupture observé choisi parmi les codes suivants : Types de rupture : 0 Rupture interface pure (au plan de liaison) 1 Rupture interface avec traces de matériau énergétique sur le MAI 2 Arrachement de matériau énergétique près de l interface 3 Rupture cohésive dans le matériau énergétique 4 Arrachement du MAI près de l interface Les principales anomalies d essais suivantes, peuvent être observées : Décollement de l armature Glissement dans la mâchoire Rupture de l armature MAI mal polymérisé Allongement du MAI MAI bulleux Rupture du MAI Les résultats comprennent pour chaque essai : Les valeurs individuelles de la résistance linéique. Le type de rupture Les anomalies éventuelles L exploitation de l ensemble des résultats individuels est de la responsabilité du prescripteur en fonction de son besoin (étude, expertise, recette, modélisation, ).

11 JUIN 2004 PELAGE PAGE 11/ RAPPORT D ESSAI Il comprend : La référence du mode opératoire La date de l épreuve L identification complète des matériaux éprouvés Le type d éprouvette, ses dimensions et la largeur nominale du plan de liaison Le repérage de l éprouvette Le mode d obtention de l éprouvette Le mode de conditionnement (pré-conditionnement) en humidité en température (valeurs et durées moyennes) Les conditions climatiques de l essai La vitesse de déplacement Le mode de préhension (éventuellement) Les résultats Le type de rupture Les observations (anomalies d essai) Les paramètres caractéristiques de dépouillement Un exemple de rapport d essai figure en annexe A BIBLIOGRAPHIE Dictionnaire du Groupe de Travail de Pyrotechnie (GTPS) Publication de l Association Française de Pyrotechnie (AFP) - Édition SERIEP - 32 rue du Tage Paris

12 JUIN 2004 PELAGE PAGE 12/12 ANNEXE A : EXEMPLE DE RAPPORT D ESSAI Annexe informative. LABORATOIRE Identification des matériaux éprouvés Éprouvette : Type Obtention RAPPORT D'ESSAI CARACTÉRISATION DE LA LIAISON ENTRE MATÉRIAUX ÉNERGÉTIQUES PELAGE PME FORME DE COURBE Force (N) Caractéristiques de la machine Date de l épreuve CONDITIONS Vitesse de traction : mm/min Temps (s) DE Atmosphère d'essai θ : C - HR : % L'EPREUVE Conditionnement des éprouvettes N Repère Éprouvette à θ : + 20 C Largeur de la bande (mm) R N/mm Type de rupture OBSERVATIONS (anomalies d essais) Observations générales :