Qu'est-ce que la fatigue des métaux ?

La fatigue du métal peut provoquer des pannes catastrophiques sans avertissement, telles qu'une aube de soufflante se séparant d'un moteur à réaction, causant des dommages ou même la mort. Pour comprendre et prévenir la fatigue des métaux, nous devons d'abord comprendre les contraintes dans les métaux.

Les contraintes peuvent être appliquées de différentes manières. Par exemple, une contrainte de tension se développe sur le rayon extérieur d'un morceau de fil métallique plié. Dans le même temps, une contrainte de compression se produit au niveau du rayon intérieur de la courbure. L'inversion de la courbure inverse les contraintes de compression et de tension.

Lorsqu'elles sont répétées encore et encore, de telles concentrations de contraintes provoqueront des microfissures. Si les contraintes persistent, les fissures se développeront. Et parce que les fissures sont petites, il peut y avoir peu ou pas d'avertissement visible. Le résultat peut être une défaillance imprévisible par fatigue du métal.

Stress qui causent la fatigue du métal

En plus de la flexion ou des contraintes radiales, d'autres types de contraintes peuvent provoquer une fatigue du métal. Il peut y avoir un défaut causé par le processus de fabrication ou dans le matériau lui-même. Une fatigue accrue du métal peut également se produire en raison de la corrosion, de la rotation des pièces, de la température, de l'usure ou de la conception structurelle. Par exemple, les bords des trous ont tendance à concentrer les contraintes, mais le trou pourrait être placé ailleurs, rendant la pièce moins sensible à la fatigue.

Les contraintes qui provoquent la fatigue du métal sont généralement inférieures à la résistance à la traction ultime du matériau. . Les ingénieurs qui conçoivent une pièce doivent comprendre combien de contraintes répétées la pièce peut supporter, et cela dépend en partie de la résistance à la fatigue du métal.

Formes de défaillance par fatigue matérielle

La rupture par fatigue du métal peut se traduire par différentes formes de fatigue, notamment :

• Rupture par fatigue thermique . Ce type de fatigue du métal se produit en raison des changements de température. Ces changements peuvent être causés par des facteurs environnementaux ainsi que par des fluctuations de température dues à la mise hors et sous tension des applications.
• Rupture par fatigue due à la corrosion . Généralement en raison d'environnements corrosifs qui endommagent le métal. La corrosion peut initialement provoquer des fissures qui peuvent causer des dommages mécaniques et de la fatigue.
• Rupture par fatigue due aux vibrations . Comme son nom l'indique, la fatigue vibratoire est due à des dommages vibratoires qui entraînent des fissures et des contraintes lorsque l'équipement fonctionne à des niveaux qui ne sont pas conformes aux normes opérationnelles.
• Défaillance mécanique . Ce type de fatigue du métal est dû aux contraintes qui se produisent au fil du temps et comprend la corrosion et la fatigue due aux vibrations.

Considérations de conception pour déterminer la résistance à la fatigue du métal

Différents matériaux ont des résistances à la fatigue différentes. Pour déterminer la résistance à la fatigue d'un matériau, les ingénieurs testeront plusieurs spécimens identiques sous différentes charges cycliques jusqu'à ce qu'ils se cassent. De nombreux points de données de ce type peuvent ensuite être tracés sur un graphique pour déterminer la limite de fatigue du matériau.

À l'aide de cette valeur connue, les ingénieurs en structure peuvent effectuer une analyse de fatigue logicielle d'une conception de pièce. Si nécessaire, ils peuvent reconcevoir la pièce pour minimiser les contraintes internes. Ou ils pourraient spécifier un matériau différent qui serait plus résistant aux contraintes de fatigue.

Les conceptions d'ingénierie où la fatigue du métal due à des contraintes répétées peut causer des problèmes incluent :

• Turboréacteurs à double flux avec hélices rotatives
• Parties du corps de l'avion
• Vélos tout-terrain
• Ponts avec circulation et vibration du vent
• Suspensions automobiles
• Matériel de fabrication
• Tout composant soumis à des contraintes vibratoires

Considérations relatives aux matériaux métalliques

La sélection du matériau métallique approprié à votre application peut réduire considérablement et prévenir la fatigue du métal. Les métaux résistants à la corrosion et permettant la conductivité thermique sont mieux adaptés aux applications soumises à des environnements difficiles. Nous sommes en mesure d'envoyer des rapports d'essais de matériaux pour toutes les tôles et plaques en aluminium, en acier inoxydable et en acier ainsi que pour les produits longs.

Aviation Metal Fatigue

La fatigue du métal dans les avions est un phénomène courant en raison de la nature cyclique de la pression et des contraintes sur les pièces de l'avion et composants. Au fil du temps, les petites fissures peuvent augmenter en taille et en étendue, où la fatigue du métal peut devenir un facteur contribuant à la défaillance mécanique et structurelle.

La pression, l'exposition atmosphérique et les conditions générales de vol peuvent affaiblir l'aluminium, l'acier au carbone , et des composants d'avions en acier inoxydable. Principaux domaines où la fatigue du métal se produit dans les aéronefs :

• Zones externes telles que les peaux qui fonctionnent sous la pression structurelle
• Zones internes où les composants porteurs sont soumis à des environnements de contrainte élevée

L'entretien et l'inspection de routine peuvent aider à compenser la fatigue des métaux de l'aviation, tandis que le polissage des surfaces métalliques de l'avion peut également aider à ralentir les effets des fissures et de la fatigue.

Prévenir la fatigue du métal avec des matériaux métalliques hautes performances

La conception appropriée et la sélection des matériaux peuvent réduire considérablement la fatigue du métal, tandis que le polissage peut aider à compenser les effets de usure des applications. IMS peut envoyer des rapports de test de matériaux pour toutes les tôles et plaques en aluminium, en acier inoxydable et en acier ainsi que pour les produits longs.

Industrial Metal Supply dispose d'un vaste inventaire d'accessoires en métal et en métal. Visitez l'un de nos six sites en Californie et en Arizona dès aujourd'hui.