Essais IP selon l'IEC 60529 : déroulement et préparation

Un indice IP sur une fiche technique ne vaut que par les essais qui le justifient. L’IEC 60529 les décrit avec précision, mais laisse plusieurs choix décisifs à la norme de votre produit et au fabricant. Voici comment se déroulent les essais, de la sphère d’accès à l’immersion, et ce qu’il faut préparer pour les réussir du premier coup.

Pour lire un code IP, voyez notre page Essais d’indice de protection (IP) ; ici, nous nous plaçons du côté du laboratoire.

Ce qu’il faut fixer avant le premier essai

L’IEC 60529 est une norme de méthode. Elle s’applique aux enveloppes de matériel électrique de tension assignée jusqu’à 72,5 kV, mais elle ne dit pas tout. Selon sa clause 11.2, la norme de votre produit doit préciser :

• le nombre d’échantillons à essayer ;
• le montage et la position, par exemple sur une paroi, un plafond ou un sol artificiel ;
• un éventuel préconditionnement ;
• si l’appareil est essayé sous tension ou non ;
• si ses parties mobiles sont en mouvement ou non.

En l’absence de ces précisions, ce sont les instructions du fabricant qui s’appliquent. Autrement dit, si votre norme produit est muette, c’est à vous de les fixer, par écrit, avant l’essai.

Les essais IP sont des essais de type. Sauf indication contraire de la norme produit, chaque échantillon est propre, neuf, complet et monté comme vous l’indiquez. Si l’équipement complet ne peut pas être essayé, on essaie des parties représentatives ou un équipement plus petit reprenant les mêmes détails de construction en grandeur réelle.

Enfin, l’interprétation des résultats revient à la norme produit : quantité d’eau tolérée à l’intérieur, essai diélectrique après l’essai d’eau, cas des trous de drainage ou d’aération. L’annexe B de l’IEC 60529 récapitule ces points. À défaut, les critères de l’IEC 60529 s’appliquent au minimum.

Premier chiffre : les calibres d’accès et d’objets

Le premier chiffre combine deux vérifications : l’accès des personnes aux parties dangereuses et la pénétration des corps solides. Un degré n’est attribué que si l’enveloppe satisfait aussi tous les degrés inférieurs. Les essais inférieurs peuvent être omis s’ils seraient manifestement satisfaits.

Degré	Calibre d’accès (force)	Calibre d’objet (force)
IP1X	Sphère de 50 mm (50 N)	Sphère de 50 mm (50 N)
IP2X	Doigt d’épreuve articulé, 12 mm × 80 mm (10 N)	Sphère de 12,5 mm (30 N)
IP3X	Tige de 2,5 mm (3 N)	Tige d’acier de 2,5 mm (3 N)
IP4X à IP6X	Fil de 1,0 mm (1 N)	Fil d’acier de 1,0 mm (1 N) pour IP4X ; chambre à poussière pour IP5X et IP6X

Tolérance sur les forces : ±10 %. Source : IEC 60529, tableaux 6 et 7.

Le calibre est appliqué contre toutes les ouvertures. Le doigt d’épreuve peut pénétrer sur ses 80 mm, mais sa butée ne doit pas passer, et ses deux articulations sont pliées jusqu’à 90° dans toutes les positions possibles. Il ne doit pas toucher de partie dangereuse.

Pour le matériel basse tension, la norme recommande un circuit de signalisation : une source de 40 à 50 V et une lampe, entre le calibre et les parties dangereuses. La lampe ne doit pas s’allumer. Les parties actives seulement vernies, peintes ou oxydées sont recouvertes d’une feuille métallique reliée à ces parties : un vernis ne compte pas comme isolation.

Poussière : la chambre à talc, catégorie 1 ou 2

Pour IP5X et IP6X, l’enveloppe est placée dans une chambre où du talc est maintenu en suspension. Le talc doit passer un tamis à mailles carrées de 75 µm, à raison de 2 kg par mètre cube de chambre, et ne pas avoir servi à plus de 20 essais.

Tout dépend ensuite de la catégorie de l’enveloppe :

• Catégorie 1 : le fonctionnement normal crée une dépression dans l’enveloppe, par exemple par cycles thermiques. Une pompe à vide aspire l’air à travers l’enveloppe, sans dépasser 2 kPa de dépression, l’objectif étant de faire passer 80 fois son volume d’air à 60 volumes par heure au plus. Avec un débit de 40 à 60 volumes par heure, l’essai dure 2 h. Si le débit reste inférieur à 40 volumes par heure, l’essai se poursuit jusqu’à 80 volumes ou 8 h.
• Catégorie 2 : aucune différence de pression. L’enveloppe est placée dans sa position normale, sans pompe, trous de drainage ouverts, pendant 8 h.

Pour IP5X, l’enveloppe est réputée de catégorie 1, sauf si la norme produit la classe en catégorie 2. Pour IP6X, elle est toujours traitée en catégorie 1. Le critère diffère aussi : pour IP5X, la poussière ne doit pas gêner le fonctionnement ni la sécurité, ni se déposer là où elle favoriserait un cheminement le long des lignes de fuite ; pour IP6X, aucun dépôt ne doit être visible à l’intérieur à la fin de l’essai.

Point de préparation : l’aspiration se raccorde à un trou prévu spécialement pour l’essai, près des parties sensibles, sauf indication contraire de la norme produit. À défaut, elle se raccorde à une entrée de câble. Les autres ouvertures restent dans leur état d’utilisation normale. Prévoyez donc un échantillon que l’on peut percer, ou un raccord d’essai.

Eau : de la goutte à l’immersion

Les essais d’eau se font à l’eau douce. Pour IPX1 à IPX6, l’eau ne devrait pas différer de plus de 5 K de la température de l’échantillon. Si elle est plus froide de plus de 5 K, il faut équilibrer la pression de l’enveloppe. Jusqu’à IPX6, un degré couvre les degrés inférieurs ; ce n’est plus le cas au-delà.

Degré	Moyen d’essai	Conditions principales	Durée
IPX1	Boîte à gouttes, enveloppe sur plateau tournant (1 tr/min)	1 mm/min d’eau	10 min
IPX2	Boîte à gouttes, enveloppe inclinée à 15°	3 mm/min, 4 positions d’inclinaison	2,5 min par position, 10 min au total
IPX3	Tube oscillant ou pomme d’arrosoir avec écran	Pluie jusqu’à 60° de la verticale ; 0,07 l/min par trou (tube) ou 10 l/min (pomme)	2 × 5 min (tube) ou 1 min/m², 5 min au moins (pomme)
IPX4	Tube oscillant ou pomme d’arrosoir sans écran	Projections de toutes les directions	10 min (tube) ou 1 min/m², 5 min au moins (pomme)
IPX5	Lance, buse de 6,3 mm	12,5 l/min, à 2,5 à 3 m	1 min/m², 3 min au moins
IPX6	Lance, buse de 12,5 mm	100 l/min, à 2,5 à 3 m	1 min/m², 3 min au moins
IPX7	Cuve d’immersion	Point le plus bas à 1 m sous la surface ; pour une enveloppe de 850 mm de haut ou plus, point le plus haut à 0,15 m	30 min
IPX8	Cuve d’immersion	Conditions convenues, plus sévères qu’IPX7	Convenue

Source : IEC 60529, tableau 8 et 14.2.1 à 14.2.8.

Quelques détails comptent en pratique :

• La durée des essais au jet dépend de la surface de l’enveloppe, calculée hors surface de montage avec une tolérance de 10 %. Un grand coffret demande donc plus de temps qu’un petit boîtier.
• Pour IPX7, l’eau ne doit pas différer de plus de 5 K de la température du matériel. La norme produit peut modifier cette exigence si l’essai se fait sous tension ou avec des parties en mouvement.
• La condensation n’est pas une infiltration. L’humidité contenue dans l’enveloppe peut condenser pendant l’essai ; la rosée ne doit pas être confondue avec une pénétration d’eau.

Après l’essai, l’enveloppe est ouverte et inspectée. En règle générale, l’eau éventuellement entrée ne doit pas gêner le fonctionnement ni la sécurité, se déposer sur des isolants où elle favoriserait un cheminement, atteindre des parties actives ou des enroulements non prévus pour fonctionner mouillés, ni s’accumuler près de l’extrémité d’un câble. S’il y a des trous de drainage, il faut vérifier que l’eau s’évacue sans dommage.

IPX9 : l’ajout de l’amendement 2 de 2013

L’amendement 2 de 2013 a introduit un seul nouveau degré, IPX9, protection contre les jets d’eau à haute pression et à haute température, sans modifier les degrés existants. L’essai utilise une buse à jet plat de géométrie définie :

• eau à 80 ± 5 °C, débit de 15 ± 1 l/min ;
• la norme ne fixe pas de pression : le débit est réglé pour obtenir une force d’impact du jet de 0,9 à 1,2 N, mesurée sur une plaque avec un capteur de force ;
• petites enveloppes (plus grande dimension inférieure à 250 mm) : plateau tournant à 5 tr/min, jet à 0°, 30°, 60° et 90°, 30 s par position ;
• grandes enveloppes : montage selon l’usage prévu, jet de toutes les directions possibles, autant que possible perpendiculaire à la surface, à 175 ± 25 mm, pendant 1 min/m² et 3 min au moins.

La norme produit peut fixer une autre température d’eau. Comme pour IPX7 et IPX8, une enveloppe IPX9 seule n’est pas réputée résister aux jets ni à l’immersion : un produit nettoyé au jet et parfois immergé se marque par exemple IPX6/IPX7/IPX9, après les trois essais.

IP69K : une autre norme

IP69K n’existe pas dans l’IEC 60529. Il est défini par l’ISO 20653, norme des degrés de protection des équipements électriques des véhicules routiers, dont l’édition en vigueur est l’ISO 20653:2023. Ses conditions d’essai lui sont propres. Un résultat IP69K ne peut donc pas être présenté comme un IPX9, ni l’inverse. Si votre client exige IP69K hors du secteur automobile, faites préciser la norme et l’édition dans le cahier des charges.

Lettres additionnelles et lettres supplémentaires

Le code IP peut comporter deux types de lettres facultatives, souvent confondues.

Les lettres additionnelles A, B, C et D concernent uniquement l’accès aux parties dangereuses (dos de la main, doigt, outil, fil). Elles ne s’utilisent que si la protection réelle est meilleure que celle indiquée par le premier chiffre, par exemple grâce à des barrières internes, ou si seule cette protection est indiquée, le premier chiffre étant alors remplacé par X. Pour C et D, la tige ou le fil, de 100 mm de long, peut pénétrer entièrement, mais sans toucher de partie dangereuse. Exemple : IP20C.

Les lettres supplémentaires suivent le second chiffre ou la lettre additionnelle. Quatre sont définies : H pour l’appareillage haute tension, M pour un essai d’eau avec parties mobiles en mouvement, S avec parties mobiles à l’arrêt, W pour des conditions météorologiques spécifiées avec des protections complémentaires. D’autres lettres peuvent être définies par les normes produit. Sans M ni S, le degré ne doit pas dépendre de l’état des parties mobiles, ce qui peut exiger des essais dans les deux conditions.

Ce que l’indice IP ne dit pas

L’IEC 60529 exclut expressément de son domaine les protections contre les chocs mécaniques, la corrosion, les solvants corrosifs comme les liquides de coupe, les moisissures, la vermine, le rayonnement solaire, le givre, l’humidité due à la condensation et les atmosphères explosibles. Ils relèvent de la norme produit ou d’autres essais, par exemple l’indice IK de l’IEC 62262 pour les chocs.

Deux autres limites sont souvent oubliées :

• les essais se font à l’eau douce : la norme avertit que la protection peut être insuffisante en cas de nettoyage avec des solvants ou des jets haute pression et haute température hors des conditions d’IPX9 ;
• le marquage relève de la norme produit, qui devrait aussi préciser comment l’indiquer quand une partie de l’enveloppe a un degré différent, quand la position de montage influence le degré, ou quand une profondeur et une durée d’immersion maximales sont annoncées.

Choisir l’indice et préparer le produit

Le bon indice découle de l’environnement réel du produit et de sa norme. Quelques exemples de minima : l’IEC 60204-1 impose au moins IP22 pour les enveloppes de l’appareillage des machines, et l’IEC 60335-1 demande de marquer le degré de protection contre l’eau des appareils domestiques qui ne sont pas IPX0. Viser plus haut que nécessaire coûte des essais et complique la conception, notamment l’étanchéité et la dissipation thermique.

Avant d’envoyer vos échantillons, préparez :

1. la liste des degrés revendiqués, avec le codage multiple si vous visez jets et immersion ;
2. la norme produit et son édition, avec ses exigences sur les échantillons, le montage et l’essai diélectrique éventuel ;
3. des échantillons de série ou représentatifs, propres, complets, avec presse-étoupes, bouchons et câbles tels que livrés ;
4. les instructions de montage : orientation, support, couples de serrage des couvercles et des presse-étoupes ;
5. la catégorie de l’enveloppe pour la poussière et, en catégorie 1, un point de raccordement pour l’aspiration ;
6. l’état de l’appareil pendant l’essai : sous tension ou non, parties mobiles en mouvement ou non.

Erreurs fréquentes

• Déclarer IP67 en pensant couvrir les jets. Sans essai IPX5 ou IPX6, l’enveloppe n’est pas réputée y résister.
• Reprendre l’indice du boîtier du fournisseur. C’est le produit final, avec ses perçages et ses accessoires, qui doit atteindre le degré déclaré.
• Essayer sans les accessoires livrés. Un presse-étoupe ou un connecteur différent suffit à changer le résultat.
• Annoncer IP68 sans profondeur ni durée. Ces conditions doivent être convenues et communiquées.
• Présenter un IP69K comme un IPX9. Les deux relèvent de normes différentes.

En résumé

Un essai IP réussi se prépare : degrés visés, norme produit, échantillons représentatifs, montage et état de fonctionnement doivent être fixés avant d’entrer au laboratoire. Dans l’UE comme en Suisse (LSPro, OMBT), le fabricant doit pouvoir prouver la conformité de son produit : un indice IP déclaré fait partie de ce qu’il doit pouvoir justifier, rapport d’essai à l’appui. Säfeli vous aide à définir le plan d’essais IP, réalise les essais et vérifie avec vous les résultats au regard de votre norme produit.