Pour qu'une jauge de contrainte puisse vous fournir une mesure précise, elle doit être correctement installée sur la pièce à mesurer. Ce livre blanc vous aidera à choisir le bon produit de collage et à savoir comment l'appliquer correctement sur la pièce ou la structure. Il vous permettra également à mieux comprendre les différences entre les divers adhésifs existants, à voir comment préparer la surface de collage et certains conseils sont donnés sur l’installation d’une jauge.

Adhésifs 101: Lien au point de mesure

La façon la plus courante de fixer des jauges de contrainte sur une structure est d’utiliser un produit de collage. Cet adhésif doit être de très bonne qualité et doit permettre de transférer intégralement la déformation de la structure à la jauge de contrainte elle-même. Si vous « perdez » ne serait-ce qu’une partie de la déformation entre la pièce et la jauge par ce lien de fixation alors vous obtiendrez des erreurs de mesure.

Pour s’assurer que le transfert de la contrainte issue de la pièce se fasse entièrement aux jauges de contrainte, vous devez choisir le bon adhésif qui soit à la fois approprié à votre application et adapté au matériau de la structure. Il est impératif d’installer correctement les jauges.

Bien comprendre les différentes possibilités

Pour réaliser une mesure la plus précise possible, vous devez choisir le meilleur adhésif qui existe et qui soit adapté à votre pièce et des conditions d’utilisation. Pour cela, il est important de bien comprendre toutes les options qui s’offrent à vous.

Colles mono-composant ou multi-composants

  • Les produits mono-composant sont prêts à l’emploi dès la sortie du tube et n'exigent aucun mélange de produits.
  • Les produits multi-composants sont habituellement constitués de deux composants qui doivent être mélangés avant utilisation. Une fois préparées, ces colles ont également une «durée de vie en pot » limitée durant laquelle vous pouvez utiliser sans problème la  préparation. Cette durée peut aller de quelques minutes à quelques heures selon la colle.

Colles à froid ou colles à chaud

  • Les colles à froid (dite rapides) permettent de coller la jauge à la température ambiante.
  • Les colles à chaud nécessitent de passer un certain temps à des températures différentes pour polymériser. Cela signifie donc que la pièce à équiper doit pouvoir s'insérer dans un four et aussi résister à ces températures tout le temps nécessaire à la polymérisation de la colle. Vous devez également pouvoir appliquer et maintenir une certaine pression sur la jauge à l’intérieur même du four. Comme ces adhésifs dits à chaud polymérisent à chauds, ils peuvent donc résister à des températures de fonctionnement plus élevées que les colles à froid. Ils sont très souvent utilisés dans la  fabrication de capteurs.

Temps de collage

Les diverses colles exigent des temps de collages différents et variables pour polymériser. Ces temps dépendent essentiellement de la température environnante. S'il fait plus froid, les adhésifs demandent plus de temps alors que si les températures sont plus chaudes, les colles prennent plus rapidement.

Température de fonctionnement

Toutes les colles sont différentes et ont été conçues pour résister à diverses températures. La fiche technique de chaque produit indique la plage de température de fonctionnement. Si vous une fois équipée, vous utilisez la pièce en dehors de la température de fonctionnement spécifiée, les résultats de mesure peuvent présenter des erreurs. Par exemple, si une colle est conçue pour fonctionner dans des environnements jusqu'à 200°C, son utilisation au-delà de 200°C aura pour effet un ramollissement de sa composition pouvant aller jusqu’à un état  crémeux et cela affectera forcément la mesure des contraintes.

Au-delà de la température préconisée certaines colles présentent des caractéristiques d'humidité.

Viscosité

Les colles sont fabriquées avec des viscosités très différentes car certains matériaux de pièce supportent des viscosités plus ou moins liquides ou solides.

  • Avec les colles liquides, vous pouvez fixer la jauge en réalisant une fine couche adhésive, pas besoin d’avoir une couche épaisse. En principe, ces adhésifs sont meilleurs, en effet il vaut mieux privilégier la solution d’une fine couche de colle car une trop épaisse augmente sensiblement la distance entre la surface de la pièce et la grille de mesure de la jauge, ce qui peut fausser légèrement la mesure. Cette problématique  peut s’aggraver dans le cas d’une mesure de flexion de la pièce, la colle formant une couche neutre influençant la mesure.
  • Les colles plus épaisses sont avantageuses pour un collage sur les matériaux poreux. Par exemple, sur un échantillon de béton, la colle liquide serait tout simplement absorbée par le matériau. Dans ce cas d’application, nous préconisons un adhésif plus épais d’aspect plus pâteux. Toutefois là encore il est souhaitable d’appliquer une couche la plus mince possible.

 

Pour en savoir plus sur le choix de la colle, nous vous invitons à lire notre techNote " Selecting adhesives for strain gauge installation".

Colles HBM

HBM propose une large gamme de produits de collage pour répondre à tous vos besoins. Voici l’ensemble de notre offre.

Z70 – Colle liquide type super glue à action rapide qui est la colle standard utilisée en analyse expérimentale des contraintes

  • Un seul composant
  • Collage à froid (température ambiante)
  • Temps de collage d’une minute avec seulement la pression du pouce
  • Température de fonctionnement de -55°C à 100°C pour des mesures statiques (le point zéro est très important). La colle peut résister jusqu'à 120°C pour des mesures  dynamiques. L'humidité doit être au-dessus de 30 pour cent.
  • Faible viscosité (produit liquide pour couche mince)

X60-Méthacrylate

  • Produit à deux composants comprenant une poudre et un liquide à mélanger
  • Collage à froid (température ambiante)
  • Temps de polymérisation de deux à cinq minutes
  • Température de fonctionnement de -200°C à 80°C pour des mesures dynamiques
  • Grande viscosité (colle pâteuse pour une couche épaisse de 65 micromètres)

X280 -Résine époxy

  • Produit multi-composant comprenant deux produits disposer dans deux sachets pour un mélange facile
  • Collage à chaud ou à froid avec une pression définie à exercer
  • Temps de collage de huit heures à température ambiante ou d’une heure à 95°C
  • Température de fonctionnement possible jusqu'à 200°C pour des mesures statiques et  280°C pour des mesures dynamiques
  • Grande viscosité (couche épaisse de 40 micromètres)

EP150-Résine époxy

  • Un seul composant
  • Collage à chaud
  • Temps de collage de six heures à 160°C ou une heure à 190°C
  • Température de fonctionnement jusqu'à 150°C
  • Faible viscosité ; colle souvent employée pour la fabrication de capteurs

EP310S-Résine époxy

  • Produit multi-composant livré en flacon (un mois de validité)
  • Collage à chaud
  • Temps de collage de trente minutes à 200°C et 6 heures à 120°C pour la fabrication de capteurs
  • Température de fonctionnement de -270°C jusqu'à 310°C pour des mesures dynamiques
  • Faible viscosité ; souvent employé dans la fabrication de capteurs

BCY01

Pour la colle , Z70, il existe un accélérateur qui peut être utilisé de manière à accélérer le processus de polymérisation de la colle lorsque le taux d’humidité est faible. Note : L'accélérateur fonctionne très rapidement, aussi la première tentative de collage de la jauge  doit être la bonne. 

Pour en savoir plus sur les autres produits extensométriques de HBM, visitez notre site : hbm.com/strain.

Comment préparer la surface de collage ?

Il est très important d’avoir une surface de collage extrêmement propre lorsqu’on veut y coller une jauge. S’il y a un peu saleté, graisse, peinture, rouille ou autres choses polluantes sur la surface de la pièce, le collage ne sera pas efficace. Tout d’abord, si nécessaire, il faut utiliser une ponceuse ou meuleuse pour nettoyer grossièrement la surface de tous matériaux qui peuvent empêcher la jauge d’adhérer sur la pièce.

La deuxième étape consiste à nettoyer la surface en expulsant vers l’extérieur les impuretés  qui ont pu être créées par l’opération de ponçage ou de meulage. Pour cela, il faut employer un dissolvant, comme le RMS1 de HBM spécialement conçu pour cela.

Note : Pour s'assurer qu'il n'y ait aucun risque de présence d’oxydation sur la surface de collage prévue, vous devez effectuer ce nettoyage peu de temps avant la mise en place de la colle et l’application de la jauge. Si vous ne pouvez pas appliquer immédiatement votre jauge de contrainte après le nettoyage, vous pouvez utiliser pendant une courte période du ruban adhésif qui peut ainsi protéger provisoirement la surface de toute oxydation ou dépose de poussière.

Une fois que la surface est entièrement propre, il est nécessaire de travailler la rugosité de la surface afin d’améliorer le pouvoir d’adhésion. Cela peut être fait par une opération de sablage ou en utilisant de la toile émeris de grain 180 à 300, selon votre adhésif. La fiche technique de la colle vous informe du grain recommandé. Ensuite, il vous faut nettoyer à nouveau la surface. Il est important de ne pas exclure cette étape car de la saleté pénètre dans la surface pendant le ponçage.

Conseils de préparation de certains matériaux spécifiques en fonction des colles.

La qualité de l'installation de la jauge de contrainte a un effet direct la possibilité d’erreur de la mesure. Voici quelques conseils de préparation pour certains matériaux spécifiques.

Métaux

Généralement les métaux comme l’aluminium, le cuivre-béryllium, le cuivre et l’acier sont  assez faciles à préparer tant en rugosité qu’en nettoyage. Typiquement pour ces métaux vous pouvez employer les adhésifs présentés précédemment.

A quelques exceptions près, il est facile d’utiliser les colles sur les métaux. Cependant avec le titane, il faut appliquer rapidement la jauge une fois la colle mise en place car celle-ci peut créer une oxydation sur la surface.

Plastique

Pour les surfaces plastiques, il vaut mieux utiliser un produit chimique Tétra-Etch plutôt que d’effectuer une opération d’abrasion. Sur le polyéthylène, il est préférable d’appliquer de l'oxygène plasma en applicateur. Toutes les colles ne peuvent pas être utilisées sur les plastiques, c’est pourquoi nous vous invitons à consulter les fiches techniques de chaque adhésif.

Installation de la jauge de contrainte.

Une fois votre surface nettoyée, la rugosité effectuée et le dernier nettoyage réalisé, vous pouvez commencer à installer votre jauge avec la colle choisie préalablement. En premier lieu, vous devez repérer l’emplacement exact de positionnement de la jauge la surface. Pour marquer vos repères, employer un stylo à bille vide (pour ne pas laisser de trace d’encre).

Ce qu’il ne faut surtout pas faire :

  • Utiliser une pointe qui rayera la surface. Elle endommagera aussi les composants.
  • Toucher la surface. Même des doigts propres laisseront toujours une certaine quantité de gras ce qui affectera le collage.
  • Souffler sur la surface. Le souffle apportera de l'humidité et favorisera également la  contamination.

Une fois que la position est marquée, la surface est prête pour un tout dernier nettoyage final. Employer le décapant RMS1 ou un produit similaire à l’aide d’un morceau de cellulose (sans  peluche) pour enlever les toutes dernières traces de graisse. Frotter en utilisant successivement plusieurs morceaux de cellulose jusqu'à ce qu'il n'y ait plus aucune trace de pollution. Toujours utiliser une nouvelle garniture cellulose pour chaque nettoyage et ne jamais replonger une garniture usagée dans le récipient contenant le produit de nettoyage.

Maintenant vous êtes prêt à installer la jauge de contrainte. Les jauges de contrainte HBM sont nettoyées et prêtes à être collées sur la pièce. A l'aide de brucelles retirer la jauge de son paquet (ne pas la toucher avec vos doigts) et la placer au-dessus du marquage que vous avez fait auparavant. Utiliser un morceau de ruban adhésif pour couvrir la jauge et les connexions de manière à réaliser une charnière qui les maintiendra en position tandis que vous préparez la colle. Vous pouvez également employer le ruban adhésif pour protéger la pièce au pourtour de la surface de collage. Placer simplement la bande autour de la jauge de contrainte pour confectionner une sorte de frontière. Cette bande protégera l'objet de l’excédent de colle. 

 

 

Selon la colle choisie, il faut se référer aux instructions de préparation de la colle du manuel et respecter les proportions de mélange dans le cas des colles multi-composants. Quand celle-ci est prête, avec les brucelles décoller la bande adhésive, soulever la jauge selon le mouvement de charnière et appliquer une fine couche de colle à l’intérieur du marquage. Repositionner la jauge sur la colle et exercer une pression constante. Vous ne devez pas déplacer la jauge par un quelconque mouvement horizontal une fois la jauge placée sur la colle.

Une fois la colle polymérisée, enlever toutes les parties de ruban adhésif avec les brucelles. Continuer à appliquer une pression sur la jauge. Il faut être sûr de ne pas enlever la bande adhésive avant la polymérisation complète. 

Si vous employez une colle rapide et utilisez uniquement votre pouce pour exercer la pression, ne pas oublier de placer la feuille spéciale livrée avec la colle entre votre pouce et la jauge pour ne pas coller accidentellement votre pouce sur le point de mesure.

Pour plus d'information

En choisissant le bon produit de collage adapté à votre application et en installant correctement votre jauge de contrainte, vous pouvez réduire grandement les erreurs de mesure et améliorer l'exactitude du point de mesure.

Cliquez-ici pour de plus amples informations sur nos colles, sur l'installation des jauges et sur l'analyse expérimentale des contraintes.

Au sujet de l'auteur

Jens Boersch a été chef produits chez HBM durant 14 ans. Il a travaillé sur tous les produits, y compris les jauges de contrainte, les systèmes d'amplificateur et d'acquisition de données ainsi que le logiciel de mesure, dans le monde de la mesure et des essais. Il travaille chez HBM à Darmstadt, en Allemagne.

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