Qu'est-ce qu'un dynamomètre ? Guide des tests de force pour l'emballage

Un dynamomètre est un instrument de mesure conçu pour évaluer la résistance mécanique des matériaux, des contenants et des produits. Il applique des forces de compression ou de traction et quantifie la résistance que le matériau oppose avant de se déformer ou de céder. Les dynamomètres sont des outils essentiels des laboratoires de contrôle qualité, en particulier dans l'emballage, les boissons et l'industrie manufacturière.

Comment fonctionne un dynamomètre ?

Un dynamomètre fonctionne avec une cellule de charge, un capteur qui convertit les forces mécaniques en signaux électriques mesurables. Les équipements de test en compression et en traction associent un dynamomètre et un moteur : le moteur applique la force de traction ou de compression au contenant, et le dynamomètre mesure cette force, ce qui révèle la déformation qu'elle produit.

• Compression : mesure la force qu'un matériau peut supporter avant de se déformer ou de s'écraser (par exemple, l'écrasement d'une bouteille).

• Traction : mesure la résistance à la séparation des composants (par exemple, le retrait d'un bouchon d'une bouteille).

La cellule de charge est l'élément clé. Sa déformation mécanique est convertie en tension ou en courant électrique, et un contrôleur électronique traite ce signal pour afficher la courbe de force complète et la force maximale (crête) supportée par le matériau.

Principales applications

• Industrie des boissons : tests de résistance à la compression des bouteilles en verre et en plastique (PET).

• Bouchons et capsules : mesure de la force nécessaire pour retirer un bouchon ou une capsule d'une bouteille.

• Tubes : évaluation des soudures des tubes et de la résistance des laminés.

• Câbles et cordons : tests de traction pour déterminer la résistance des matériaux pleins ou tressés.

• Contenants métalliques : canettes en aluminium pour boissons ou boîtes de conserve métalliques.

Notions clés : fidélité, justesse et résolution

Ces termes sont souvent confondus :

• Fidélité (répétabilité) : la capacité d'un instrument à donner la même valeur lorsqu'il mesure plusieurs fois dans les mêmes conditions.

• Justesse (précision) : l'écart entre la mesure et la valeur vraie. Elle est souvent exprimée en pourcentage de la pleine échelle (par exemple ±0,5 % P.E.).

• Résolution : la plus petite différence que l'instrument peut afficher entre deux valeurs proches.

En général, plus la plage de mesure est grande, plus la résolution est grossière. Par exemple, le BTLT-2 d'AT2E, qui mesure jusqu'à 20 kN, a une résolution de 0,01 kN (10 N), alors que le TCT-2, qui mesure jusqu'à 1500 N, a une résolution de 0,01 N. De même, une règle de 30 cm ne permet pas de mesurer facilement en dessous du millimètre.

La phase élastique des matériaux

Tous les matériaux ont une phase élastique : la plage dans laquelle ils se déforment et reprennent leur forme initiale quand la force est supprimée. Au-delà de cette limite élastique, le matériau se déforme de façon permanente ou casse.

Par exemple, un élastique s'étire et reprend sa forme, mais casse s'il est trop étiré. Le béton a une phase élastique presque imperceptible, alors que le plastique en a une plus marquée. Le dynamomètre mesure la force nécessaire pour dépasser la phase élastique et provoquer la rupture.

L'étalonnage du dynamomètre

Un dynamomètre s'étalonne par rapport à un autre dynamomètre utilisé comme étalon de référence. Ce procédé, appelé étalonnage par comparaison directe, consiste à :

1. Placer une cellule de charge de référence (de valeur connue) en contact avec la cellule de charge de l'équipement à étalonner.

2. Appliquer des forces progressives et comparer les mesures des deux cellules.

3. Enregistrer les erreurs et les incertitudes pour établir un certificat d'étalonnage.

Lorsqu'un dynamomètre présente une erreur supérieure à la limite acceptable, la cellule n'est pas remplacée immédiatement : le facteur de conversion est d'abord ajusté dans le logiciel de commande. Si l'erreur dépasse encore les limites après cet ajustement, la cellule doit être remplacée.

Les dynamomètres AT2E

Sur les appareils de mesure de force AT2E, l'opérateur installe l'échantillon et lance le test ; la machine applique la force et enregistre la déformation ou la force de rupture.

• DYNA-4000 : tests de charge verticale sur des contenants de différents matériaux, avec une plage de mesure de 0-3000, 0-4000 ou 0-5000 N.

• TCT-2 : testeur de traction et de compression, 0-1500 N en compression et 0-500 N en traction, avec des montages pour de nombreux autres tests.

• BTLT-2 : tests de charge verticale sur bouteilles en verre jusqu'à 20 kN, selon l'ISO 8113:2004.

• POT-1 : force d'ouverture en deux étapes des capsules pull-off.

Conclusion

Le dynamomètre est un outil essentiel pour garantir la qualité et la sécurité des produits emballés. Comprendre son fonctionnement, la différence entre fidélité, justesse et résolution, et l'importance d'un étalonnage régulier aide à choisir le bon équipement et à obtenir des résultats fiables.

Demander un devis

AT2E est une entreprise certifiée ISO 9001 (AFNOR Certification).

Demander un devis : info@at2e.com